9-10 Analiza mikrobiologiczna GLEBY, mikrobiologia, lab

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Temat 9: Analiza mikrobiologiczna gleby

Aby zaliczyć to ćwiczenie student powinien:

· Wiedzieć, co to jest gleba i co rozumiemy pod pojęciem edafonu glebowego,

· Znać, jakie mikroorganizmy występują w glebie i czym się charakteryzują,

· Umieć scharakteryzować mikroorganizmy glebowe i omówić ich rolę w glebie,

· Znać rolę flory i fauny glebowej,

· Umieć scharakteryzować mikroflorę autochtoniczną i zymogeniczną gleby.

· Znać pojęcia: edafon, rizosfera, patogen, fitoedafon, zooedafon, helminty oraz pozostałe wymienione w punkcie 5.3.

· Znać zakres sanitarnej analizy mikrobiologicznej gleby

· Umieć oznaczyć liczebność w glebie bakterii, grzybów oraz jaj robaków pasożytniczych.

1.Gleba - to powierzchniowa warstwa litosfery ziemskiej, utworzona z wietrzejącej skały, przekształconej w specyficzny sposób przez organizmy żywe. Gleba jest złożonym utworem umożliwiającym funkcjonowanie ekosystemów glebowych. W skład gleby wchodzą cząstki stałe mineralne i organiczne, powietrze i roztwór glebowy oraz bytujące w niej organizmy żywe - edafon. Proporcje poszczególnych składników w glebie utrzymują się mniej więcej na tym samym poziomie właściwym dla danej gleby.

2. Edafon glebowy

§ Organizmy zasiedlające glebę tworzą złożony zespół o bardzo dużej liczebności zwany edafonem. Są to mikroorganizmy, grzyby, jednokomórkowce roślinne i zwierzęce, rośliny naczyniowe oraz bezkręgowce bytujące w przypowierzchniowej warstwie gleby.

§ Edafon może stanowić od 1 do 10% suchej masy substancji organicznej gleby.

Ze względu na rozmiar organizmy żyjące w glebie można zaliczyć do trzech grup:

- Mikrobiota (niedostrzegalne gołym okiem)- wirusy, bakterie, grzyby, pierwotniaki, glony

- Mezobiota (0,2-2 mm) - wazonkowce, nicienie, ślimaki, owady bezskrzydłe, wije, roztocza i inne, małe rośliny,

- Makrobiota (>2 mm) - dżdżownice, krety, gryzonie np. myszy polne, większe owady, korzenie dużych roślin i drzew.

3. Charakterystyka mikroorganizmów glebowych.

Wirusy

§ Wirusy prowadzą wyłącznie pasożytniczy tryb życia – reprodukują się w komórkach bakterii, roślin, zwierząt i człowieka.

§ W środowisku glebowym najważniejszą rolę odgrywają wirusy bakterii – bakteriofagi,

§ Fagi są jednym z elementów nisz ekologicznych ograniczającym nadmierny rozwój bakterii,

§ Rola fagów w środowisku glebowym polega na ich zdolności niszczenia niektórych populacji bakterii i w związku z tym - prowadzenia ich selekcji, zarówno negatywnej, jak i pozytywnej. Przykładem negatywnego ich działania są fagi atakujące bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium będące przyczyna spadku plonów roślin motylkowych

Bakterie

§ Bakterie stanowią podstawową masę mikroorganizmów glebowych. Charakteryzują się one wysoką aktywnością metaboliczną.

§ Większość bakterii glebowych odznacza się właściwością przylegania (adhezji) do powierzchni cząstek mineralnych i koloidów glebowych.

§ Szczególnie duże ilości bakterii gromadzą się w pobliżu resztek tkanek roślinnych i zwierzęcych oraz w odchodach zwierząt dostających się do gleby. Środowiskiem specjalnie sprzyjającym rozwojowi bakterii są korzenie roślin i ich inne podziemne części.

§ Bakterie glebowe można podzielić na dwie grupy: takie, które występują w glebie zawsze, niezależnie od jej rodzaju i żyzności (autochtoniczne) oraz takie, które rozwijają się w niej masowo po wprowadzeniu do gleby dużej ilości materii organicznej (zymogeniczne).

§ Wśród licznych bakterii glebowych ilościowo dominują promieniowce oraz maczugowce z rodzaju Arthrobacter

Grzyby

§ Grzyby należą do organizmów eukariotycznych. Są bezwzględnymi chemoorganotrofami, większość z nich to tlenowce lub grzyby fermentacyjne. Energię i węgiel do budowy własnych komórek czerpią z rozkładu substancji organicznej. Nie posiadają chlorofilu. W przeciwieństwie do bakterii, ściana komórkowa grzybów zawiera chitynę, glukan i inne polisacharydy.

§ Bytują one zwykle w powierzchniowych warstwach gleby; można je także spotkać na głębokości do ok. 1 m.

§ Wchodzą w symbiotyczne zależności z glonami, owadami, i roślinami wyższymi. Wiele gatunków grzybów jest patogennych dla człowieka, roślin i zwierząt.

§ Ich formy wegetatywne tworzą nitkowate strzępki, mniej lub bardziej rozgałęzione, zwykle wielokomórkowe, których gęste sploty formują grzybnię lub plechę. Poszczególne komórki mają wielkość ok. 10 mm.

§ Do najpospolitszych grzybów glebowych należą rodzaje:Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Verticillium, Fusarium, Rhizopus, Mucor, Zygorhynchus, Chaetomium.

§ Grzyby rozwijają się silnie w glebach kwaśnych i wpływają istotnie na zmiany odczynu gleby.

Rola bakterii i grzybów

§ Są współtwórcami struktury gleby – tworzą próchnicę - najważniejszy koloid glebowy, wpływający w zasadniczy sposób na jej strukturę, właściwości sorpcyjne, zasobność w składniki organiczne.

§ Wpływają w decydujący sposób na powstawanie gruzełkowatej, gąbczastej struktury gleby przez wytwarzanie śluzów otoczkowych oraz, w przypadku bakterii nitkowatych i grzybów, przez formę swego wzrostu.

Flora glebowa (fitoedafon)

Fitoedafon stanowią głównie glony, oraz w mniejszym stopniu rośliny wyższe.

Glony stanowią główny składnik fitoedafonu. Najliczniej występują na powierzchni gleby; do głębszych warstw dostają się na skutek jej uprawy, przesiąkania wody, działalności zwierząt i zdolności migracji. Wyróżniamy zbiorowiska glonów żyjących na powierzchni gleby – epifitoedafon oraz w głębszych jej warstwach - endofitoedafon

Fauna glebowa

Mikrofauna glebowa reprezentowana jest przez pierwotniaki (Protozoa). Odżywiają się one głównie bakteriami, ich rola polega na selekcji i odmładzaniu populacji bakterii glebowych. Dominują wśród nich korzenionóżki (ameby) i wiciowce. Mezofaunę reprezentują nicienie, wazonkowce, ślimaki, owady, wije, roztocza i inne. Odżywiają się one martwą materią organiczną przyczyniając się do tworzenia próchnicy. Spośród makrofauny pewne znaczenie mają dżdżownice, krety, gryzonie, które rozdrabniają materiał glebowy i przenoszą go na znaczną głębokość. Najważniejszą rolę wśród bezkręgowców odgrywają w glebie dżdżownice, które odżywiają się martwą materią organiczną, pobierając ją wraz z mineralną częścią gleby. Niestrawione resztki zmieszane z glebą mineralną i metabolitami wydalają w postaci grudek (koprolitów), przyczyniając się w ten sposób do tworzenia korzystnej gruzełkowatej struktury gleby i do jej spulchniania. W ciągu roku dżdżownice mogą na hektarze przepuszczać przez swój przewód pokarmowy około 7 tys. kg gleby. Dzięki ruchliwości zwierząt gleba ulega ciągłemu mechanicznemu mieszaniu, co powoduje lepsze jej napowietrzenie, natlenienie i przepływ wody.

4. Podział mikroflory glebowej ze względu na pochodzenie

Mikroflora autochtoniczna

Mikroflorę gleby dzieli się na autochtoniczną i zymogeniczną. Drobnoustroje autochtoniczne czerpią energię z rozkładu materii organicznej powodując jej mineralizację. Przedstawicielami tej grupy w glebie są najczęściej drobnoustroje, dla których źródło węgla i energii stanowią substancje humusowe, tj. związki powstałe z rozkładu i przetworzenia materii organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Przedstawicielami tej grupy są najczęściej tlenowe nieprzetrwalnikujące bakterie z rodzaju Arthrobacter oraz prątki z rodzaju Mycobacterium. Stałymi mieszkańcami gleby są także promieniowce z rodzaju Streptomyces i Nocardia oraz bakterie śluzowe (Myxobacteriales). Dla gleby, choć nie tylko dla niej, charakterystyczne są bakterie wiążące azot atmosferyczny, bakterie nitryfikacyjne. Pospolite są także tlenowe laseczki przetrwalnikujące z rodzaju Bacillus i beztlenowe z rodzaju Clostridium.

Mikroflora zymogeniczna

Drobnoustroje zymogeniczne wprowadzane są do gleb okresowo. Pochodzą one z wprowadzanych do gleb ścieków, odpadów komunalnych i przemysłowych oraz z odpadów powstających w hodowli zwierząt (np.obornik i gnojówka), Są to organizmy o dużych wymaganiach odżywczych, których rozwój uzależniony jest od dopływu świeżej, łatwo przyswajalnej materii organicznej. Bakterie zymogeniczne bytujące w glebie to głównie gramujemne pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae oraz z rodzaju Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium.

W glebie zanieczyszczonej odchodami czy szczątkami zwierząt i roślin mogą występować drobnoustroje chorobotwórcze (patogenne). Spośród bakterii szczególnie niebezpieczne dla człowieka są pałeczki duru brzusznego z rodzaju Salmonella i pałeczki czerwonki – Shigella., beztlenowe laseczki wywołujące tężec – Clostridium tetani, zgorzel gazową – Clostridium perfringens, zatrucia pokarmowe – Clostridium botulinum oraz tlenowe laseczki wąglika – Bacillus anthracis, a także prątki – Mycobacterium tuberculosis.

Ponadto do bakterii chorobotwórczych występujących w glebie zalicza się niektóre promieniowce wywołujące tzw. promienicę. Grzyby są przyczyną zakażeń skóry i tkanek wewnętrznych, a organizmy zwierzęce jak pierwotniaki i robaki – chorób głównie przewodu pokarmowego. Szczególną uwagę należy zwrócić na możliwość występowania w glebie jaj robaków pasożytniczych np. glisty ludzkiej. Jej jaja przechodzą w glebie okres dojrzewania i wykazują dużą odporność na działanie czynników zewnętrznych. Podobnie jak endospory bakterii, zarodniki grzybów i cysty pierwotniaków, mogą przez długi okres czasu bytować w glebie i stanowić zagrożenie dla człowieka.

5. Ocena jakości gleby za pomocą analizy mikrobiologiczno-helmintologicznej.

5.1. Analizę stosuje się do oceny:

- metod unieszkodliwiania odpadków miejskich,

- jakości osadów ściekowych, odpadów i nawozów wykorzystywanych do celów rolniczych,

- stanu sanitarnego gleby przy planowaniu i budowie osiedli mieszkaniowych , żłobków przedszkoli, obiektów dla służby zdrowia i przemysłu spożywczego oraz rekreacyjnych, jak również do oceny stanu sanitarnego gleby na cele rolnicze.

Ponadto uzyskane wyniki mogą być przydatne do wyjaśnienia dróg zakażenia i określenia czasu przeżywalności mikroorganizmów chorobotwórczych w glebie. Są one również istotne z punktu widzenia możliwości zakażenia poprzez glebę wód gruntowych i powierzchniowych.

5.2. Zakres analizy mikrobiologicznej gleby pod względem sanitarnym powinien obejmować:

· Oznaczenie obecności w glebie bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella. W glebie przeznaczonej do celów rolniczych nie mogą się znajdować bakterie należących do tego rodzaju.

· Badania helmintologiczne polegające na określeniu liczby żywych jaj robaków jelitowych: glisty ludzkiej (Ascaris lumbricoides), glisty psiej (Toxocara sp.), włosogłówki (Trichuris trichiura), określeniu stadium ich rozwoju oraz stopnia odporności na różne warunki mikroklimatyczne.

Stopień zanieczyszczenia gleby jajami robaków (helmintów) określa się w odniesieniu do 100 g gleby, uznając glebę za:

o nie zanieczyszczoną - nie wykrycie jaj,

o słabo zanieczyszczoną - wykrycie pojedynczych jaj (1-3),

o średnio zanieczyszczoną - wykrycie do 10 jaj,

o silnie zanieczyszczoną - wykrycie 10 jaj i więcej

Ponadto badania uzupełnić można o oznaczenia:

- ogólnej liczby bakterii – wykonywane na podłożu agarowym, temperatura - 280C, czas inkubacji –48 h,

- bakterii przetrwalnikujących (sporowych) – podłoże agarowe, temperatura ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

9-10 Analiza mikrobiologiczna GLEBY, mikrobiologia, lab

Podstrony