Введение 3
1. Обзор литературы 6
1.1. Антибиотики и их использование в животноводстве 6
1.2. Основные группы антибиотиков, применяемые в животноводстве 7
1.3. Распространение антибиотиков в окружающей среде 8
1.4. Поведение антибиотиков в почве 11
1.5. Влияние антибиотиков на почвенные микробные сообщества 13
1.5.1. Проблема возникновения устойчивости у бактерий к антибиотикам... 14
1.5.2. Угнетение функционирования микроорганизмов в почве, загрязненной
антибиотиком 16
1.5.3. Влияние антибиотика на активность микробных сообществ 17
2. Материалы и методы 20
2.1 Объекты исследования 20
2.2. Методы исследования 21
2.2.1. Определение респираторной активности почвы (ISO 14240-1) 21
2.2.2. Оценка микробной биомассы методом субстрат-индуцированного
дыхания (ISO 14240-1) 22
2.2.3. Определение ферментативных активностей 23
3. Результаты и их обсуждение 24
3.1. Характеристики исследуемой почвы 24
3.2. Оценка респираторной активности почвы, загрязненной антибиотиком 25
3.3. Оценка микробной биомассы почвы, загрязненной антибиотиками 27
3.4. Ферментативная активность 28
Выводы 34
Заключение 35
Список литературы 36
Антибиотики - это специфические продукты жизнедеятельности организмов, обладающие высокой активностью по отношению к бактериям, задерживая их рост или полностью подавляя их развитие (Хоменко, 2002). Антибиотики являются большой группой биологически активных веществ, которые имеют практическое значение. По объему промышленного производства и экономическим показателям антибактериальные препараты занимают первое место в объемах всей фармацевтической продукции. Антибиотики широко применяются не только в медицине, но и в ветеринарии, для лечения животных; в животноводстве в качестве стимуляторов роста и кормовых добавок; в растениеводстве как активные средства борьбы с различными заболеваниями растений; и пищевой промышленности.
Многие антибиотики слабо абсорбируются в желудочно - кишечном тракте животных. В результате, до 30 - 90% исходного вещества выводится либо в неизменном виде, либо в виде метаболитов, которые могут сохранять активность (Sarmah et al., 2006). Антибиотики при попадании в почву могут способствовать селекции и распространению генов устойчивости (Kemper et al., 2008). Некоторые виды антибиотиков сохраняются долгое время в окружающей среде, особенно в почве, а другие быстро деградируют. С каждым годом, все чаще разные концентрации антибиотиков регистрируются в сточных водах, почвах, грунтовой и питьевой воде (Schwartz et al.,2003; Radjenovic' et al., 2009; Rosal et al., 2010; Yang et al., 2011; Zhou et al.,2011). Локально в почвах обнаруживаются антибиотики группы тетрациклинов в концентрациях 1 - 900 мг/кг (Winckler et al., 2001; Pawelzick et al.,2004), группы макролидов 1 - 800 мг/кг (Hamscher et al., 2002; Hoper et al.,2002).
Это является важной экологической проблемой, так как присутствие остаточных количеств антибиотиков в продуктах питания, водах и почвах оказывает негативное воздействие на здоровье человека и экологический баланс окружающей среды. Антибиотики изменяют активность и состав почвенных микроорганизмов, тем самым вызывая нарушение естественных процессов в почве. Это может быть отражено уменьшением активности функционирования микробных сообществ, падением респираторной и ферментативной активности почв. Также антибиотики вызывают сдвиги в соотношении численности бактерии - грибы. В конечном итоге, эти изменения могут отразиться на плодородии почв.
Актуальность работы. На сегодняшний день достаточно хорошо изучено изменение биологических свойств почв при загрязнении нефтью, бензином, тяжелыми металлами, пестицидами (Колесников и др.,2008). Антибиотики же до последнего времени не вызывали интереса исследователей как потенциальные загрязнители окружающей среды. Но в связи с интенсификацией их использования во всех сферах сельского хозяйства, в настоящее время проблеме загрязнения природных экосистем антибиотиками уделяется особое внимание.
Целью данной работы являлась оценка состояния почвенной микрофлоры серой лесной почвы, загрязненной антибиотиком окситетрациклином
Для реализации цели, было необходимо решить следующие задачи:
1. Оценить респираторную и ферментативные активности (в - глюкозидаза, фозфатаза и целлюлаза), а также уровень микробной биомассы незагрязненной (контрольной) почвы в динамике;
2. Проанализировать изменения респираторной активности почвы после ее загрязнения окситетрациклином в концентрациях 50 мг/кг, 150 мг/кг и 300 мг/кг на 1, 3, 5, 7, 14, 21, 28 и 35 сутки эксперимента;
3. Проанализировать изменения микробной биомассы после ее загрязнения окситетрациклином в концентрациях 50 мг/кг, 150 мг/кг и 300 мг/кг на 1, 3, 5, 7, 14, 21, 28 и 35 сутки эксперимента;
4. Проанализировать изменения в - глюкозидазной, фозфатазной и целлюлазной ферментативной активности после загрязнения окситетрациклином в концентрациях 50 мг/кг, 150 мг/кг и 300 мг/кг на 1, 7, 28 и 35 , сутки эксперимента.
В данной выпускной квалификационной работе проводилась оценка влияния антибиотика окситетрациклина на респираторную активность, активность микробной биомассы и ферментативных активностей серой лесной почвы. В лабораторных экспериментах влияние окситетрациклина было исследовано в трех концентрациях: 50 мг/кг, 150 мг/кг и 300 мг/кг.
При загрязнении серой лесной почвы окситетрациклином изменяется интенсивность выделения СО2, степень изменения зависит от суток измерения и его концентрации. При внесении препарата наблюдается увеличение интенсивности выделения СО2 на первых сроках после загрязнения с последующим снижением до контрольных значений.
При внесении окситетрациклина в почву изменяется активность микробной биомассы, степень изменения зависит от длительности воздействия препарата. На первых сроках после внесения препарата наблюдается увеличение активности микробной биомассы с последующим ее снижением до контрольных значений. Также наблюдается зависимость ферментативных активностей загрязненной почвы от концентрации препарата и от суток измерений. Наибольшее ингибирование происходит в 28 и 35 сутки при концентрации 300 мг/кг почвы.
