<<
>>

ВАЖНЕЙШИЕ ИТОГИ РАБОТЫ КАФЕДРЫ БИОЛОГИИ почв Н. А. Красильников

Кафедра биологии почв была организована в 1953 г., что было связано с резко возросшим значением биологии почв среди других дисциплин, изучающих почву как особое естественноисторическое тело. Заведующим кафедрой был избран чл.-корр.
АН СССР профессор Н. А. Красильников. Тематика исследовательских работ кафедры с самого напала ее возникновения была сосредоточена на решении важных в теоретическом и практическом отношении проблем. Основное направление работ — изучение роли микроорганизмов в плодородии почв и урожайности растений. Почвенные микроорганизмы чрезвычайно разнообразны и многие из них еще остаются неизвестными или слабо изучены. Поэтому большие работы были проведены по выделению новых и изучению ранее описанных групп почвенных микроорганизмов с подробным рассмотрением их биологии, экологии, разработкой систематики и классификации и выяснением их функций в почве. Подробно изучена биология актиномицетов. Описано несколько новых родов и десятки новых видов этих микроорганизмов. Изучались как мезофильные (Н. А. Красильников, Г. М. Зенова, К. А. Виноградова), так и термофильные актп- номицеты (Н. А. Красильников, Н. С. Агре). Итогом работы по изучению актиномицетов явилось написание Н. А. Красильниковым монографии «Лучистые грибки» (высшие формы)» (85 п. л.). Большое внимание было уделено изучению низших форм актиномицетов: проактиномицетов, микобактерий, микококков. Оригинальные работы по изучению роли микроорганизмов в первичном почвообразовательном процессе выполнены проф. Н. Н. Сушкиной. Была выдвинута и экспериментально подтверждена гипотеза, что начальный этап эволюции каждой почвы, начинающейся с первичного почвообразовательного процесса, повсюду, независимо от географического положения того или иного изучаемого района, где наблюдается развитие указанного процесса, сопровождается формированием микробного ценоза из представителей актиномицетов, проактиномицетов, микобактерий и микококков. Лишь при переходе первичного почвообразования в почвообразование зонального типа микрофлора начинает дивергировать в различных направлениях в соответствии с экологическими условиями, в которых продолжает развиваться данная почва. Таким путем создается микрофлора, характеризующая тот или иной тип зональной почвы. Важным компонентом почвенной микрофлоры являются микроскопические грибы. На протяжении ряда лет изучались закономерности распространения почвенных грибов в почвах Советского Союза (Т. Г. Мирчинк). Основное внимание было обращено на распространение фитотоксичных грибов в связи с образованием ими токсинов в почве и темноокрашенных грибов в связи с защитной функцией пигментов, которые в некоторой степени могут определять экологию этих грибов. Наличие темного пигмента типа меланинов у темноокрашенных грибов дает им преимущество для развития в экстремальных условиях, в высокогорных почвах и почвах пустынь с повышенной радиацией, где они являются почти единственными представителями микофлоры.
Отработана методика количественного учета грибов и их биомассы в почвах. Суммарная длина грибных гиф в лесных почвах составляет сотни метров, а биомасса — сотни килограммов на гектар. Показано, что для более полного выявления грибов необходимо использовать набор питательных сред, среди которых наряду с общепринятым сусло-агаром должны быть среды с клетчаткой и ее производными и почвенный агар. Это дает возможность выявить добавочно ряд видов грибов. При использовании почвенного агара из подзолистых и дерново-подзолистых почв выделяется ряд грибов, развивающихся с бактериальным спутником Metallogenium. Почвенные дрожжи до последнего десятилетия были изучены очень слабо. Поэтому была поставлена специальная работа по изучению количественного и видового состава, а также роли дрожжей в почве. Эту работу на протяжении последних 12 лет проводит И. П. Бабьева. Исследована дрожжевая флора почти всех основных типов почв Советского Союза и некоторых зарубежных стран. На основании анализа многочисленных образцов сделана сводка по численности дрожжей в почвах разных типов, включая почвы равнинных территорий Советского Союза (от тундры до субтропиков, Кавказа и пустынь Средней Азии и горных районов: Памир, Тянь-Шань, Алтай, Кавказ). Составлена коллекция дрожжевых культур, насчитывающая свыше 2 000 штаммов.. Изучены вопросы группировки и видовой идентификации почвенных дрожжей, биосинтеза ряда физиологически активных соединений (витаминов, аминокислот, каротиноидов, полисахаридов, липидов), биологических приспособлений дрожжей для жизни в условиях почвы, возможности использования дрожжевых организмов как объектов для решения некоторых вопросов биологии и почвоведения. Изучение биологии отдельных групп дрожжевых организмов, наиболее широко распространенных в почвах, позволяет уточнить их систематическое положение, с одной стороны, и подойти к решению проблемы их экологии — с другой. Выясняется возможность использования видового состава дрожжевой флоры определенных почв в целом и отдельных видов для характеристики физико-химических условий и направленности почвообразовательных процессов. В течение 10 лет на кафедре биологии почв ведется изучение почвенных анаэробных бактерий (В. И. Дуда). Установлено соотношение между аэробами и анаэробами в основных типах почв СССР, а также выделены новые виды с необычной морфологией. Изучена биология основных физиологических групп почвенных анаэробов (азотфиксаторов, пектинолитических, сахаролитических, протеинолитических и сульфатредуцирующих бактерий). Показано, что многим почвенным анаэробным бактериям свойственно формирование на спорах специфических выростов или придатков, тип строения которых можно использовать в качестве видового показателя при диагностике анаэробов. Другой группой анаэробных бактерий с необычным строением спор является группа с ячеистыми или сотовидными колпачками на спорах. Многие представители этой группы являются активными азотфиксаторами, способными усваивать наряду с другими углеводами пектиновые вещества. Третьей группой анаэробов, также впервые выделенной на кафедре биологии почв, являются неспорообразующие бактерии, растущие на почвенных средах в виде воздушных войлокообразных колоний. Эти колонии составлены из нитчатых неветвящихся бактерий. Они, вероятно, являются типичными обитателями пор с защемленным воздухом, не содержащих кислорода. В связи с важностью, которую в настоящее время приобрела проблема структуры и функции клеток, в 1968 г. на кафедре биологии почв выдвинута новая тема — «Изучение структуры и ультраструктуры клеток почвенных микроорганизмов». Изучена ультра структур а вегетативных клеток и спор ряда видов облигатно-анаэробных бактерий, открытых Н. А. Красильниковым и В. И. Дудой. Найдены новые структуры — сложные выросты на спорах, ячеистые колпачки и необычные интрацитоплазматические осмиофильные мембранные образования с семислойной структурой. Изучено тонкое строение этих структур в процессе спорообразования. Показано также, что дегидрогенозы в клетках анаэробных бактерий связаны с цитоплазматической мембраной, оболочкой споры и с трубчатыми выростами на спорах. Найдено, что выросты обладают дегидрогеназной, протеолитической активностью и энергично лизируют окружающую их цитоплазму. Прослежено изменение ультраструктуры выростов в процессе созревания споры. С помощью электронной микроскопии методом ультратон- ких срезов изучено строение спор и спорогенез у актиноми- цетов (Н. С. Агре). Показано, что споры разных представителей актиномицетов имеют резко различное строение. Обнаружено два неизвестных до сих пор у актиномицетов типа спо^ рогенеза. Найдены ультраструктуры, не описанные ранее у актиномицетов. Изучены ультраструктуры, ответственные за термоустойчивость термофильных актиномицетов. Большая работа проведена по изучению адсорбции почвами микроорганизмов и ее влиянию на их жизнедеятельность (Д. Г. Звягинцев). Эта работа была поставлена в связи с тем, что адсорбционные процессы, происходящие на огромной поверхности твердой фазы почвы, накладывают свой отпечаток на всю жизнедеятельность микроорганизмов в почве, на количественный учет микробов и т. д. Разработаны новые прямые микроскопические методы для изучения микроорганизмов непосредственно в почве. Наиболее интересным оказался метод люминесцентной микроскопии с использованием падающего света. С помощью этого метода изучено распределение микроорганизмов в почве: на почвенных агрегатах, монолитах, на корнях и корневых волосках растений. Показано, что большинство микроорганизмов в почве находится в адсорбированном состоянии, располагаясь на поверхности почвенных частиц и корней растений. Микроорганизмы распределены в почве крайне неравномерно —микроочагами, что накладывает отпечаток на все развитие микроорганизмов в почве. В микроочагах создаются специфические условия для развития микроорганизмов и поэтому в почве одновременно могут развиваться совершенно различные по своим свойствам микробы. В этом заключается специфичность почвы как среды обитания; почву, с этой точки зрения, можно рассматривать как совокупность множества микросред обитания с совершенно различными условиями. Изучено распределение бактерий, грибов, актиномицетов в почвах разных типов, на частицах разной величины, исследованы формы и размеры почвенных микроорганизмов. Предложены методы десорбции микроорганизмов с целью их выделения и более полного количественного учета в почвах. Показано, что для правильного учета количества микроорганизмов необходимо вызвать десорбцию микробных клеток, дезагрегацию почвы и диспергирование микроколоний микроорганизмов. Лучшим методом предварительной подготовки почвы к микробиологическому анализу является обработка почвы ультразвуком небольшой частоты и мощности. После такой обработки определяемое количество микроорганизмов в зависимости от типа почвы, учитываемой группы микроорганизмов и других условий увеличивается в 2—20, а для некоторых почв — в 100 и более раз. При учете количества микроорганизмов с применением разработанных методов подготовки почв к микробиологическим анализам выявляются гораздо большие различия в содержании микроорганизмов в разных почвенных типах, чем было принято считать до сих пор. Обычный метод проведения анализов дает существенные ошибки при сравнении количества микроорганизмов в образцах из почв, резко отличающихся по адсорбционной способности и степени оструктуренности, в замерзших и незамерзших почвах, в почвах, увлажненных до различной степени, или^в сухих и влажных почвах. Установлено, что при высушивании почвенных образцов большое количество микроорганизмов переходит в адсорбированное состояние и из-за этого не учитывается при применении обычных методов, а не погибает, как это считали ранее. Изучены специфические черты жизнедеятельности адсорбированных микроорганизмов. Показано, что адсорбированные микроорганизмы активны, причем их активность зависит от специфических условий микрозоны, в которую они попадают, располагаясь на границе раздела жидкости и твердого тела. Изучены закономерности адсорбции почвами и глинистыми минералами ряда биологически активных веществ: антибиотиков, аминокислот, ферментов, витаминов, гибберелли- нов (Ю. А. Худякова, Д. Г. Звягинцев) и их доступность для свободных и адсорбированных клеток. Развивается положение о значении адсорбции микроорганизмов как особого экологического фактора. Большая работа проведена по изучению микробиологических факторов, обусловливающих токсичность почв (Н. А. Красильников, Т. Г. Мирчинк, Л. Н. Степанова, Л. Хаджи-Мурат). Показано, что почвенные микроорганизмы играют большую роль в токсичности почв. Они часто отравляют почвы, снижают количество и качество урожая. На токсичных почвах сельскохозяйственная продукция часто содержит меньше витаминов, белков и других ценных веществ. Иногда растения могут содержать и сами токсины, которые оказываются вредными не только для растительного организма, но и для человека и животных. Особенно подробные работы проведены по изучению токсинов почвенных грибов (Т. Г. Мирчинк). Токсичные почвы характеризуются опеределенным набором токсичных видов. В дерново-подзолистых почвах эта Penicillum cyclopium, Р. martensii, Р. purpurogenum, Р. nigricans и Р. jantinellum. Подзолистые и серые лесные почвы также характеризуются наличием некоторых видов Penicillum. В сероземах токсичными видами являются представители рода Aspergillus. У токсичных организмов обнаружены фитотоксины с хорошо выраженными антибиотическими свойствами и специфические фитотоксины. Из четырех токсичных грибов выделены физиологически активные вещества, ответственные за ингибирующий эффект этих организмов. Два из них получены в кристаллически чистом виде и строго идентифицированы по физико-химическим свойствам с известными веществами, однако о фитотоксических свойствах этих веществ не было известно. Одно из них— цитринин — является токсином-антибиотиком, второе — фитотоксин специфического действия, идентифицированный как рубротоксин Б, описанный только в 1968 г. и обнаруженный у Penicillum purpurogenum впервые. Рубротоктин Б обладает специфическим ингибирующим действием на злаковые растения и некоторые сорняки. Его быстрое разложение в почве, неглубокие изменения, которые он вызывает в культурных растениях, делают возможным рассмотрение его как вещества гербицидного типа. Кроме вышеназванных веществ выделены еще два токсина в виде сырца, обладающие высокой фитотоксической и антибиотической активностью, идентифицированные с известными веществами патулином и пеницилловой кислотой. Возможность образования грибных токсинов в почве подтверждена опытами по искусственному заражению почвы токсичными грибами. Экстрагированные при этом из почвы токсины идентифицированы по суммарной хроматограмме и УФ-спектру с веществами, образуемыми этими микроорганизмами в культурах. Показана возможность образования токсинов в почве без заражения ее микроорганизмами. В большинстве случаев, фитотоксины, выделяемые из почвы, обладают антибиотическими свойствами, т. е. являются токсинами-антибиотиками. Изучены некоторые стороны взаимодействия токсинов с растениями при поступлении их из почвы. Показано, что токсины первоначально вызывают активацию дыхания в растении, что можно рассматривать как защитную реакцию растения на поступление чужеродных веществ. Параллельно с усилением дыхания происходит активация дыхательных ферментов — пероксидазы и полифенолоксидазы. У более чувствительных к токсинам растений при этом подавляются синтетические процессы. У менее чувствительных синтетические процессы по1.- ти не ингибируются и растение быстро справляется с интоксикацией. В современном почвоведении большая роль отводится изучению биохимии почв. Важным разделом работ кафедры биологии почв было изучение образования, превращения и роли в почве ряда физиологически активных соединений (Н. А. Красильников, И. В. Асеева и др.). Большая работа проделана по изучению аминокислот в почве. Показано, что микрофлоре принадлежит ведущая роль в накоплении аминокислот в почве. Изучена способность почвенных микроорганизмов синтезировать и выделять свободные аминокислоты в почве. Установлено, что аминокислоты поступают в почву не только после отмирания микробных клеток, но и в результате внеклеточного синтеза их в процессе жизнедеятельности. Изучены закономерности сохранения и кинетика превращения аминокислот в различных типах почв. Длительность сохранения и скорость разложения аминокислот зависит от физико-химических свойств почвы, химической природы аминокислоты и микробиологической активности почвы. Одним из показателей биохимических процессов, протекающих в почве, является ферментативная активность почв. Изучена активность различных ферментов: дегидрогеназ* инвертазы, уреазы, каталазы, фосфотазы в дерново-подзолистой, горно-луговой и в других почвах в динамике в зависимости от различных способов обработки почв, в различных генетических горизонтах, действие гербицидов на ферментативную активность почв и т. д. Микроорганизмы играют важную роль в накоплении и образовании в почве гумусовых веществ. Подробно изучены темные пигменты актиномицетов, грибов и некоторых других микроорганизмов. Темные пигменты грибов принадлежат к истинным меланинам и по способу извлечения, осаждения* спектрам поглощения в видимом свете и ИК-спектрам сходны с гуминовыми кислотами. Меланоидные пигменты актиномицетов могут быть образованы из фенолов при помощи окисления их лакказой или из тирозина при окислении его тиро- зиназой. Меланоидные пигменты актиномицетов по своим свойствам имеют сходство с гуминовыми кислотами. Многие метаболиты почвенных микроорганизмов могут быть использованы в различных областях народного хозяйства. Это антибиотики, аминокислоты, витамины, стимуляторы роста растений и т. д. При выделении и изучении почвенных микроорганизмов ставилась цель не только изучения особенностей метаболизма почвенных микроорганизмов, но и получение с их помощью путем биосинтеза ряда ценных веществ (Н. А. Красильников, И. В. Асеева).
<< | >>
Источник: Добровольский Г.В. (ред.). 200 лет агрономии и почвоведения в Московском университете (1770-1970). 1970
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме ВАЖНЕЙШИЕ ИТОГИ РАБОТЫ КАФЕДРЫ БИОЛОГИИ почв Н. А. Красильников:

  1. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНОЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ РАБОТЫ КАФЕДРЫ ФИЗИКИ И МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ А. Ф. Вадюнина
  2. О НЕКОТОРЫХ ИТОГАХ В ОБЛАСТИ НАУЧНОЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ РАБОТЫ КАФЕДРЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ЗА СОВЕТСКИЙ ПЕРИОД Т. И. Евдокимова
  3. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ АГРЕГАЦИИ ПОЧВ
  4. И. П. БАБЬЕВА, Г. М. ЗЕНОВА. Биология почв, 1983
  5. А.Г. Звягинцев, И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. БИОЛОГИЯ ПОЧВ, 2005
  6. В. я. ЧАСТУХИН, М. А. НИКОЛАЕВСКАЯ. БИОЛОГИЯ ПОЧВ Исследования по распаду растительных остатковв хвойных лесах, 1948
  7. Зарубежные связи кафедры
  8. Первые итоги
  9. В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова. Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень, 2013
  10. Итоги и проблемы
  11. Глава XI ВАЖНЕЙШИЕ ФАКТОРЫ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯПРОДУКТОВ ВЫВЕТРИВАНИЯИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА СУШЕ
  12. ВАЖНЕЙШИЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО БОЛОТОВЕДЕНИЯ
  13. ВАЖНЕЙШИЕ ВЫВОДЫ ИЗ ТЕОРИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА
  14. Учебная работа.
  15. Педагогическая работа
  16. Генетические признаки почв Антропогенно-естественные признаки почв
  17. Педагогическая работа и подготовка кадров.