КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ (СТАТИСТИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ в экологии растений и в геоботанике

 

Геоботанические исследования уже давно перестали быть только описательными. Чтобы избежать субъективности в оценке существующих связей в строении растительного покрова, для сравнения фитоценозов друг с другом и подтверждения выявляемых закономерностей проводится массовый сбор статистического материала, который в дальнейшем сопровождается количественной обработкой полученных данных. Ниже представлены алгоритмы вычислений, многократно апробированных, доступных и понятных в интерпретации количественных методов, применяемых геоботаниками.

 Процесс применения количественных методов включает в себя следующие этапы:

• — четкую формулировку целей и задач, подбор методов их реализации и планирование исследования;
• — сбор статистических данных;
• — статистическую обработку собранных данных;
• — оценку полученных результатов.

Обратим особое внимание на сбор статистических данных. Геоботаники при сборе материалов прибегают к методу выборочного исследования, когда результаты, полученные лишь для небольшой группы объектов — выборки, экстраполируются на всю генеральную совокупность (все объекты). Задача статистической обработки состоит в том, чтобы на основании исследования выборки сделать правильные выводы относительно всей генеральной совокупности. При этом выборка должна соответствовать ряду условий. Прежде всего необходимо, чтобы выборка была достаточного объема и была репрезентативной, т.е. в ней должны быть представлены разные варианты генеральной совокупности с сохранением количественных соотношений между ними. Например, при характеристике растительности каждый ее элемент должен быть представлен числом описаний, пропорциональным той площади, которую он занимает в природе в рамках масштаба исследования. Следующее требование: совокупность, из которой берется выборка, должна быть качественно однородной. Необходимо, чтобы эта совокупность представляла собой что-то определенное: один фитоценоз, одну ассоциацию, один массив леса.

Что касается оценки полученных результатов, то каждый результат должен сопровождаться эколого-биологической трактовкой. Для этого необходимо как можно больше знать о биологической сущности исследуемых объектов и иметь четкое представление о том, что может дать применяемый количественный метод.

В ходе работы стоит придерживаться следующих правил: 1) прежде чем собирать материал, следует продумать методы его обработки; 2) необходимо разделять понятия «правильность» и «точность» измерений. Ни одно измерение не может быть сделано абсолютно точно (в геоботанических исследованиях это и не нужно).

Полезно помнить, что о точности результатов судят по их относительной ошибке; точность вычислений следует сообразовывать с точностью исходных данных, а последние — с практической необходимостью; надо избегать написания лишних знаков после запятой; важно проводить регулярные проверки при вводе данных и проведении вычислений.

ОСНОВНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Основные (обобщающие) статистические показатели (или центральные тенденции) дают возможность получить точные и лаконичные количественные характеристики ряда данных. К ним относятся различные средние величины: средняя арифметическая, мода, медиана и др.

Наиболее употребительный обобщающий показатель — средняя арифметическая (х ), иногда ее обозначают М:

где Xi — отдельная варианта (конкретное значение признака для /-го описания или индивида), п — объем выборки (число вариант).

Допустим, вид отмечен в 10 описаниях с проективным покрытием в 1% и в двух описаниях с покрытием 50%. Тогда взвешенная средняя с учетом частот встречаемости: (1 • 10 + 50-2): 12 = 9.16.

При нормальном распределении параметров можно оценить достоверность различия средних арифметических двух выборок. Напомним, что для нормального распределения характерна симметричная колоколообразная двускатная кривая распределения частот (рис. 25, 7), в отличие от других типов распределений (рис. 25, 1-6).

Рис. 25. Примеры кривых теоретического случайного распределения:

1-6 — различные типы распределений; 7 — нормальное распределение. По оси абсцисс — значения признака; по оси ординат — частота встречаемости.

Хотя у геоботанических объектов достаточно редко встречается нормальное распределение параметров, исследователи обычно не проводят его проверку. На малых выборках определить характер распределений вообще невозможно. Впрочем, статистические методы могут быть использованы при любом типе распределения и при малых выборках. Надежность результатов в этом случае подтверждается повторяемостью результатов в других выборках из той же генеральной совокупности.

Иногда при геоботанических исследованиях в качестве обобщающих показателей используются мода и медиана. Мода (Мо) — наиболее часто встречающееся (типичное) значение изучаемого признака. Например, мода набора чисел 1,2,2,3,3, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 7 и 10 — это 3. Эта разновидность средней отличается независимостью от крайних значений выборки. Мода может быть не одна или вообще отсутствовать. Наиболее простой способ определения моды — графический: на кривых распределения ей соответствует «пик частоты» встречаемости. Многовершинность кривой свидетельствует о неоднородности выборки и наличии неких группировок в ее пределах в результате: смешения разных возрастных групп, неравномерности распределения в пространстве и т. д. Следует также учитывать, что предлагаемый способ для нахождения моды весьма приближенный и что для малых выборок мода не определяется.

Медиана (Me) — это число в середине ранжированного (расположенного в порядке увеличения) набора чисел: половина чисел имеют значения большие, чем медиана, а половина чисел — меньшие. При нечетном количестве элементов выборки медиана соответствует центральному числу, при четном — среднему от суммы двух центральных чисел. Например, медианой для ряда 2, 4, 5, 7, 8 будет 5; для ряда 2, 3, 3, 5, 7, 10 — 4. При нормальном распределении набора чисел все три значения обобщающих показателей (средней арифметической, моды и медианы) будут совпадать, при несимметричном — они могут быть разными.

Уровень варьирования (рассеивания) данных относительно средней оценивается с учетом лимитов, размаха вариации, стандартного отклонения, дисперсии и коэффициента вариации.

Первым и простейшим показателем степени варьирования служит оценка предельных значений признака — лимитов (Нт): минимальных (хмин.) и максимальных (Хмакс.) обнаруженных значений. Разница между предельными значениями обозначается как размах вариации (R):

Чем больше размах вариации, тем выше уровень варьирования. Но, к сожалению, этот показатель учитывает только крайние значения, а они могут достаточно сильно отличаться от среднего значения, причем иногда достаточно случайным образом.

Для оценки варьирования всей выборки используются показатели, учитывающие отклонение каждого варианта от среднего значения.

Среднеквадратическое, или стандартное отклонение (о) — мера отклонения отдельных данных от выборочной средней арифметической в абсолютных единицах:

Дисперсия (о2) — мера рассеяния значений относительно средней арифметической .

Соответственно, чем больше дисперсия, или стандартное отклонение, тем сильнее отличаются отдельные данные от среднего значения и тем больше изменчивость признака.

При нормальном распределении параметров в диапазон х±а попадает около 68% наблюдений, а 99.7% всех наблюдений (т. е. практически вся выборка) укладывается в пределах х±Ъо.

Коэффициент вариации (V) — это относительный показатель изменчивости, равный отношению среднеквадратического отклонения к средней арифметической данной выборки. Он выражается в долях от единицы или в процентах:

где о — стандартное отклонение, х — среднее арифметическое.

Использование коэффициента вариации удобно, так как позволяет сравнивать между собой разные выборки, оценивая степень их варьирования. При нормальном распределении параметров х - 3 (7, V = 33%.

Приведем пример расчетов основных статистических показателей для сравнения двух выборок, при этом необходимо оговориться, что для простоты расчетов учтена только часть объема выборки, всего 10 элементов.

Пример. Сравнение основных статистических показателей проективного покрытия брусники в сосняке и ельнике чернично-зеленомошных (табл. 12). Варианты по проективному покрытию брусники в сосняке (1): 15, 10, 10, 5, 10, 10, 10, 15, 5, 10;

в ельнике (2): 0, 0, 10, 10, 5, 5, 5, 10, 10, 10.

Таблица 12. Статистические показатели для проективного покрытия брусники в двух растительных сообществах

Сообщество	Показатели
	X±Sx	Ыт	Мо	Me	о	V, %
Сосняк	10± 1.1	5-15	10	10	3.3	33
Ельник	6.5 ± 1.3	0-10	10	7.5	4.1	63

Сначала вычислим средние арифметические для обеих выборок:

Затем определим лимиты, моду и медиану (последнюю рассчитываем, ранжируя в порядке увеличения значения проективных покрытий). В сосняке распределение покрытия брусники близко к нормальному, поскольку значения средней арифметической, моды и медианы совпадают. В ельнике значения этих обобщающих показателей различны.

Для оценки степени варьирования покрытия брусники подсчитаем дисперсию (о2), среднеквадратическое отклонение (о) и коэффициент вариации (V): 

По всем трем показателям уровень варьирования проективного покрытия брусники выше в ельнике, чем в сосняке.

Используя значения а, рассчитаем ошибки средних арифметических:

Выясним, различаются ли средние арифметические двух выборок, используя критерий Стьюдента (f):

Методы исследования поведения и психики животных.

 Методы зоопсихологических исследований

Приведем лишь несколько основных методов.

Метод «лабиринта». Подопытному животному ставится задача нахождения пути к определенной, непосредственно не воспринимаемой им «цели», которой является чаще всего пищевая приманка, но может быть и убежище («дом») или другие благоприятные условия. При отклонении от правильного пути в отдельных случаях может применяться наказание животного. В простейшем виде лабиринт имеет вид Т-образного коридора или трубки. В этом случае при повороте в одну сторону животное получает награду, при повороте в другую его оставляют без награды или даже наказывают. Более сложные лабиринты слагаются из разных комбинаций Т-образных (или им подобных) элементов и тупиков, заход в которые расценивается как ошибки животного (рис. 1). Результаты прохождения животным лабиринта определяются, как правило, по скорости достижения «цели» и по количеству допущенных ошибок.

Метод «лабиринта» позволяет изучать как вопросы, связанные непосредственно со способностью животных к научению (к выработке двигательных навыков), так и вопросы пространственной ориентации, в частности роль кож-

Рис. 1. Лабиринты: а — план первого лабиринта, применявшегося в зоопсихологических исследованиях (лабиринт Смолла); б — лабиринт из «мостиков»

но-мышечной и других форм чувствительности, памяти, способности к переносу двигательных навыков в новые условия, к формированию чувственных обобщений и др.

Большинство перечисленных вопросов изучается также методом «обходного пути». В этом случае животному приходится для достижения «цели» обойти одну или несколько преград (рис. 2). В отличие от метода «лабиринта» животное в данном случае непосредственно воспринимает объект (приманку), на который направлены его действия уже в начале опыта. Учитываются и оцениваются скорость и траектория передвижения при поиске обходного пути вокруг преграды. В несколько измененном виде Л.В.Кру-шинский использовал метод «обходного пути» для изучения способности разных животных к экстраполяции. (Эти эксперименты будут описаны ниже.)

Дифференцировочная дрессировка направлена на выявление способности подопытного животного к различению одновременно или последовательно предъявляемых объектов и их признаков (рис. 3). Выбор животным одного из попарно (или в большем числе) предъявляемых объектов вознаграждается (положительная дрессировка), в других случаях одновременно с подкреплением правильного выбора наказывается неправильный (положительно-отрицательная дрессировка). Последовательно уменьшая различия

Рис. 2. Постановка опытов по методу «обходного пути» (по Фишелю)

Рис. 3. а — аппарат Йеркса для изучения оптического различения у мелких животных; б — экспериментальное приспособление для изучения цветоразличения у рыб; прикорм находится только в кормушке определенного цвета (опыты Фишеля).

между признаками объектов (например, их размеры), можно выявить пределы различения (дифференцировки). Таким образом, можно получить сведения, характеризующие, например, особенности зрения у изучаемого вида животных (его остроту, цветоощущение, восприятие величин и форм и т.п.).

Этим же методом изучаются процессы формирования навыков (в частности, на различные сочетания раздражителей), память животных (путем проверки сохранения результатов дрессировки спустя определенный промежуток времени), способность к обобщению. В последнем случае, как правило, постепенно увеличивают несходство последовательно предъявляемых объектов (фигур), выявляя способность животного ориентироваться по отдельным общим признакам этих объектов.

Вариантом дифференцировочной дрессировки, применимым лишь к высшим животным, является метод «выбора на образец». Животному предлагается произвести выбор среди ряда объектов, руководствуясь образцом, который показывается ему непосредственно экспериментатором или в специальном аппарате. Правильный выбор подкрепляется. Этот метод применяется преимущественно также для изучения сенсорной сферы животных.

Метод «проблемной клетки» (ящика). Перед животным ставится задача или открыть для себя выход из клетки, приводя в действие различные приспособления (рычаги, педали, затворы и т.п.), или же, наоборот, проникнуть в клетку, где находится подкорм, отмыкая запирающие устройства. Иногда применяются и небольшие ящики или шкатулки с затворами, отмыкание которых дает подопытному животному доступ к корму. При более сложной постановке эксперимента все механизмы и устройства действуют лишь в строго определенной последовательности, которая должна усваиваться и запоминаться животным. Этим методом исследуются сложные формы научения и моторные элементы интеллектуального поведения животных. Особенно удобно применять этот метод, естественно, для изучения животных с развитыми хватательными конечностями — крыс, енотов, обезьян и др. Это относится и к постановке экспериментов, в которых животным приходится пользоваться орудиями идя достижения прикорма. Эти эксперименты также служат преимущественно для выявления высших психических способностей животных.

Элементы орудийных действий отчетливо выступают уже в опытах с применением привязанной к веревке приманки; животное может овладеть кормовым объектом, лишь притянув его за веревку к себе. Усложняя ситуацию различными сочетаниями веревок и варьируя их взаимное расположение, можно получить ценные данные не только об эффекторных, но и о сенсорных (зрительных и осязательных) компонентах интеллекта животных.

Чаще всего в качестве орудия в экспериментах применяются палки (простые или составные), с помощью которых животные (обычно обезьяны) могут придвинуть к себе или сбить кормовой объект. Широко применяются в опытах с обезьянами (особенно человекообразными) ящики и другие предметы, из которых они должны соорудить «пирамиды» для доставания высоко подвешенного плода. И в этом случае наибольшее значение имеет анализ структуры предметной деятельности животного в ходе решения задачи.

Наряду с такими более или менее сложными экспериментами большую роль играет в зоопсихологических исследованиях анализ обычного, неподкрепляемого манипулирования различными предметами. Такие исследования позволяют судить об эффекторных способностях животных, их ориентировочно-исследовательской деятельности, игровом поведении, способностях к анализу и синтезу и др., а также проливают свет на предысторию трудовой деятельности человека.

Во всех зоопсихологических исследованиях широко применяется фото- и киносъемка, звукозапись и другие средства фиксации поведения животных. Однако никакие технические средства не могут заменить зоркий глаз исследователя и живой человеческий ум, от которых в первую очередь зависит успех в работе с животными.

4. Движение, поведение, психическое отражение, их характеристики и взаимосвязь.

Психика является формой отражения, позволяющей животному организму адекватно ориентировать свою активность по отношению к компонентам среды.

Психика неотделима от поведения, под которым понимается вся совокупность проявлений внешней, преимущественно двигательной активности животного, направленную на установление жизненно необходимых связей организма со средой. Психическое отражение осуществляется на основе этой активности. Психика зарождается и умирает с движением, поведением. Первопричина психического отражения – поведение, и при этом психика корректирует внешнюю активность организма.

Сущность диалектического единства поведения и психики лучше всего выражает понятие “психическая деятельность”: весь комплекс проявлений поведения и психики, единый процесс психического отражения как продукт внешней активности.

5. Проблема возникновения психики. Критерии психического.

Эта проблема рассматривается в двух аспектах:

1 — на каком уровне развития материи могла возникнуть психика,

2 — в какой первоначальной форме проявляется психическое или что считать критерием психического.

1. Уровень развития материи. Существует несколько точек зрения:

Панпсихизм: психикой обладает все.

Антропопсихизм: психика есть только у человека.

Биопсихизм: психикой обладает вся живая материя.

Фитопсихизм: психика есть у растений и у всего живого.

Нейропсихизм: психика есть у тех, кто имеет нервную систему.

Анималпсихизм: все животные обладают психикой.

Критерии психики у растений: электрические явления в росте и способность двигаться.

Выделают следующие типы движений растений: тропизм — движение растения, которое обращено в сторону действия на него (e.g. движение листа к свету); настия — движение растения не совпадает с действием на него фактора. Различают термонастию (тюльпан раскрывается в тепле), сейсмонастию (от ударов, вибрации мимоза складывает лист, хемонастию (росянка реагирует на белковую природу).

Регистрация этограмм

Среди этологических методов исследования поведения в природе важное место отводится регистрации этограмм, т.е. всей последовательности поведенческих актов и поз животного, что приводит к доскональному знанию поведенческого репертуара животных данного вида. На основе этограмм можно составить соответствующие "социограммы", графически демонстрирующие частоты проявления тех или иных актов поведения при общении особей в группах. Таким образом, составление этограмм представляет собой четкий количественный метод, позволяющий, помимо визуального наблюдения, достаточно широко использовать автоматические приемы регистрации отдельных поведенческих актов. Этот метод изучения позволяет не только проводить сравнение между отдельными видами, но и достаточно точно выявить влияние отдельных факторов среды, возрастные и половые различия, а также межвидовые взаимоотношения. Наиболее полная картина поведенческого репертуара животного складывается при сочетании полевых наблюдений с наблюдениями в лабораторной или вольерной обстановке за прирученными животными.

 В процессе подобных исследований изучено поведение многих видов животных, в том числе и таких, которых до сих пор не касались классические этологи. Эти работы существенно расширили спектр изученных видов и таксономических групп по сравнению с теми, которые были изучены ранее.

Коммуникации животных

Специфическую часть исследований, составляет изучение коммуникативных процессов. Работа в этом направлении дает не только важные теоретические результаты, но и открывает новые перспективы управления поведением животных.

          Очень большое внимание уделяется ольфакторной коммуникации-обонянию. Так, описана роль обонятельных сигналов в социальном, агрессивном, половом, пищедобывательном и других биологических формах поведения многих видов животных. Особая роль уделяется изучению морфологии и функции хеморецепторов, а также специфических феромонов: агрессии, видовой принадлежности, пола, физиологических состояний. Изучение химической коммуникации целого ряда видов показало способность животных выделять разнообразные феромоны и, используя специфические железы, осуществлять мечение территории с целью передачи специфической информации особям как своего, так и других видов.

          Описаны видоспецифические реакции многих видов на разнообразные запахи и зависимость их от погоды, времени года и целого ряда других внешних причин. Специально изучены особенности мечения участка обитания. Разработан ряд приманок, которые позволяют вести успешный отлов животных, преследующий разные цели, при этом оказывается возможным дифференцированное изъятие из популяции совершенно определенных особей. Успешно развиваются исследования возможностей обонятельного анализатора домашних собак, и расширяется сфера практического применения их чутья. Многими исследователями изучается акустическая ориентация и общение. Фактически этими исследованиями занимается отдельная наука - биоакустика. В задачи биоакустики входит изучение всевозможных способов звуковой связи между живыми существами, механизмы образования и восприятия звуков, а также принципы кодирования и декодирования передаваемой информации в живых биоакустических системах. Биоакустика интересует и объединяет не только этологов и зоопсихологов, но и зоологов, физиологов, психологов, инженеров-акустиков, лингвистов, математиков и инженеров-конструкторов. Исследованы акустические сигналы многих представителей разных таксономических групп животных от насекомых до человекообразных обезьян, и их роль в общении, как внутривидовом, так и межвидовом. Огромное внимание уделяется проблемам эхолокации. Большой размах получили работы, связанные с акустической коммуникацией дельфинов. Изучены морфологические структуры, определяющие изучение сигналов и их прием, обработку информации и управление на основе ее поведением. Детально изучена и эхолокация дельфинов.

У стадных и стайных животных особенно важную роль приобретает визуальное общение. Как правило, оптические метки совмещаются с химическими, что увеличивает значение такой сигнальной сети для ориентации в пространстве и как средства разграничения индивидуальных и групповых территорий. Хорошо изучены демонстративные позы и движения, играющие важную роль в социальном поведении.     Совершенно особое место занимает проблема языка животных, включающая в себя комплексное изучение всех видов коммуникаций, являющихся его слагаемыми. Исследования, посвященные этой теме, проводятся как в природной, так и в лабораторной обстановке. Работы, проводимые в природе, оказываются возможными только при условии хорошей технической оснащенности экспериментаторов. Поэтому большая доля данных исследований осуществляется в условиях, приближенных к естественным, а также на прирученных животных, выращенных в искусственных условиях. Особую часть языковой проблемы составляют работы, посвященные обучению животных языкам-посредникам, изучение которой ведется главным образом в лабораторных условиях и будет рассмотрена нами несколько позже.

Биологические ритмы

Специальной главой в изучении поведения стали исследования суточных ритмов активности животных. Изучено влияние внешних и внутренних факторов на суточный ритм активности. Установлены общие свойства суточного ритма разных таксономических групп: эндогенность - связь со всей организацией животного, инерционность - сохранение некоторое время после изменения внешних условий, лабильность, адаптивность. Оказалось, что свет является главным синхронизирующим фактором, а температура, ветер, осадки оказывают десинхронизирующее действие.

 Было показано, что инстинктивное поведение в большой степени зависит от сезонных ритмов, которые способствуют определенной периодичности жизненных процессов животного, например, размножению, миграциям, запасанию корма и т.д. На проявление некоторых инстинктивных действий у ряда вида животных оказывают влияние солнечные, лунные и другие биологические ритмы.

лекция на тему : Дистанционные методы в экологических исследованиях.

Дистанционные зондирование можно представить как процесс, посредством которого собирается информация об объекте, территории или явлении без непосредственного контакта с ней. Методы дистанционного зондирования основаны на регистрации в аналоговой или цифровой форме отраженного или собственного электромагнитного излучения участком поверхности в широком спектральном диапазоне.

Космическое дистанционное зондирование, интенсивно развивающееся в последние десятилетия, предоставило наукам о Земле новые возможности для исследования земной поверхности. За этот период существенно возросли объем, разнообразие и качество материалов, содержащих данные дистанционного зондирования Земли из космоса. К настоящему времени накоплен огромный фонд космических снимков, почти полностью покрывающих всю поверхность Земли, значительные части районов имеют многократное перекрытие с разным разрешением.

Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) сразу поступают в цифровом виде (кроме некоторых аналоговых систем, выходящих из эксплуатации), что позволяет непосредственно использовать для их обработки современные компьютерные технологии. Цифровое изображение представляет собой матрицу чисел. Каждый элемент этой матрицы, называемый пикселом, отвечает какой-либо характеристике 9отражательной способности, температуре и т.д.) участка местности в определенной зоне электромагнитного спектра. Следует отметить, что размер этого участка зависит от разрешения снимка.

Полученные данные обрабатываются, производятся следующие операции:

- восстановление или коррекция;

- предварительная обработка;

- классификация;

- преобразование изображений;

- специализированная тематическая обработка.

На выходе мы может видеть обработанную цифровую информацию в виде снимка Земли из космоса, содержащего полную и объективную картину вида Земли в определенном диапазоне.

С помощью данных ДЗЗ решаются многие важные научные задачи экономического, социального и экологического развития как отдельных регионов, так и страны в целом. В настоящее время данные ДЗЗ широко используются:

- при решении задач в интересах сельского, лесного и рыбного хозяйства;

- поиске, инвентаризации и освоении природных ресурсов;

- обеспечении судоходства и транспортировки грузов, прокладке и контроле состояния различных коммуникаций;

- контроле чрезвычайных ситуаций и оценке экологической обстановки;

- охране природы;

- прогнозировании погоды;

- оценке глобальных изменений и эволюции климата;

- создании и ведении территориальных информационных систем и др.

Дистанционное зондирование (ДЗ) означает получение информации о состоянии исследуемой территории по измеренным на расстоянии, без непосредственного контакта датчиков с поверхностью, характеристикам электромагнитного излучения.

Используется широкий диапазон излучений от 0.4 мкм -30 м. В связи с этим используются различные средства съемки: фотографические, телевизионные, сканирующие, радиолокационные и др. Датчики могут быть установлены на космических аппаратах, самолетах и других носителях. Диапазон измеряемых электромагнитных волн - от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны).

Методы ДЗЗ:

• пассивные, т.е. использовать естественное отраженное или вторичное тепловое излучение объектов на поверхности Земли, обусловленное солнечной радиацией,

• активные - использующие вынужденное излучение объектов, инициированное искусственным источником направленного действия.

Сама возможность идентификации и классификации объектов по информации ДЗЗ основывается на том, что объекты разных типов - горные породы, почвы, вода, растительность и т.д. - по-разному отражают и поглощают электромагнитное излучение в том или ином диапазоне длин волн.

Рис.1. Поглощение и отражение объектами ЭМ излучения

Данные ДЗЗ, полученные с датчиков космического базирования, характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на космических аппаратах устанавливаются многоканальные датчики пассивного и активного типов, регистрирующие электромагнитное излучение в спектральных диапазонах, расположенных в "окнах прозрачности" земной атмосферы.

Методика тематического анализа данных ДЗЗ заключается в определении спектральных диапазонов, чувствительных к изменениям спектральных свойств целевых объектов и выборе зависимостей, связывающих значения дистанционно измеренных яркостей с искомыми параметрами среды (состав, влажность, структура почв при мониторинге почв, типы растительности, уровни вегетации, проективное покрытие при мониторинге фитоценозов, содержание фитопланктона, минеральных взвешенных веществ, органического вещества при мониторинге водной среды и т.п.). Достоверность количественных результатов анализа определяется тем, известны или нет на момент измерений точные значения коэффициентов зависимостей между параметрами среды и спектральными характеристиками целевых объектов. Наиболее часто встречающийся способ повышения достоверности - проведение одновременно с космической съемкой тестовых измерений на репрезентативных участках.

Оперативное дистанционное зондирование Земли методами аэро- и космической съёмки в кратчайшие сроки даёт людям информацию об изменении поверхности. Информация такого рода на большие территории служит для мониторинга как географических, так и техногенных процессов, анализ которых приносит значительную эффективность при управлении сферами человеческой жизнедеятельности.

Рассмотрим использование некоторых геоинформационных систем (спутниковая телеметрия, дистанционное зондирование Земли, авиационные и беспилотные исследования) в зоологических исследованиях и получаемые при этом результаты. Объектами исследований териологов (учёных, занимающихся изучением млекопитающих) могут выступать звери различных отрядов и размеров — от самых мелких млекопитающих (полёвок, мышей, леммингов) до крупнейших животных планеты (белых медведей и китов). В нашем случае это несколько фокальных и флаговых видов Арктики, обитающих на севере Красноярского края и северо-западе респ. Саха (Якутия): белый медведь, морж, северный олень, снежный баран и лось. Остановимся поподробнее на методах дистанционных исследований применительно к некоторым видам млекопитающих. Белый медведь. Радиоошейником ID 107743 (2012-05-22T08:43Z) со спутниковым передатчиком системы Argos отечественного производства (ЗАО «ЭсПас») оснащена одна самка с одним годовалым медвежонком, пол медвежонка — самка. Ошейник снабжён крепёжным механизмом из сплава, разрушающегося под воздействием солевых растворов, содержащихся в морской воде и атмосфере прибрежных регионов с запланированным сроком службы 1,5 года. За 78 дней меченая самка переместилась на 1730 км. В целом, за весь период анализа движение было неторопливым, 14 м/мин, в среднем. Выделены периоды малоподвижности и активности.

Медведица вышла на сушу 15 июля. До этого момента она использовала мелкие острова лишь в краткосрочные промежутки времени, транзитом. После 15 июля её пребывание на суше стало преобладающим, но нередко локации фиксировались на поверхности моря: то есть она либо использовала припайный лёд, либо переплывала с острова на остров. Потом особь вышла на припайный лёд. Перемещалась в том же направлении, в каком происходило вскрытие морского льда, в нескольких километрах от берега. Но зональная скорость вскрытия моря ото льда (по направлению с запада на восток) была выше, чем скорость медведицы, и к концу июля она оказалась отрезанной ото льда. В результате заплыва со 2 по 4 августа (предварительное заключение о виде перемещения на значительное расстояние) она достигла района, где сохранились участки льда, вскрывшегося после того, как их достигла особь. 

Северный олень. Ранее при учёте оленей в качестве основного использовался достаточно трудоёмкий, но эффективный метод визуального учёта в открытых ландшафтах в различные сезоны года. Картирование проводилось по данным GPS-приёмника с нанесением координат и треков индивидуальных или групповых участков обитания Указанный метод весьма трудоёмок и работает лишь в период залегания сплошного снежного покрова. В бесснежный же период трудозатраты увеличиваются в разы и наблюдения сводятся к фиксации редких встреч одиночных и небольших групп животных в труднодоступных угодьях теневых экспозиций склонов, что зачастую не даёт общей картины распределения оленей в летних местообитаниях. Для решения этой проблемы, а также всесезонного мониторинга пространственной структуры северных оленей необходима адаптация методики наблюдения за этими животными и их местообитаниями на основе системы спутниковой телеметрии, использования фоторегистраторов с проецированием получаемых результатов на разновременные (сезонные) космические снимки высокого разрешения с подготовленными тематическими слоями. В настоящее время в России применяется ряд спутниковых систем определения местоположения и сбора данных. Для наблюдения за оленями можно использовать иностранные или российские ошейники. Основные иностранные производители ошейников наиболее доступной системы Argos-Sirtrack (Новая Зеландия), Telonics (США), Lotek (Канада). В России разработку и изготовление ошейников с радиомаяками Argos и Argos/GPS обеспечивает ЗАО «ЭС-ПАС». Надёжность и срок эффективной эксплуатации этого оборудования оставляет желать лучшего (от 2 недель до 6 месяцев), однако, единственность продукции предлагаемой в настоящее время в России не позволяет использовать иное. В желательных случаях применять оборудование фирмы Lotek-IridiumTrack 3D, IridiumTrack 4D исправно работающее до 3 лет, однако получение соответствующих разрешений на ввоз в страну, разрешение на использование полосы радиочастот и высокая цена в настоящее время делают это оборудование для отечественных исследователей практически недоступным. Для мечения спутниковыми ошейниками необходимо знать обхват шей (на участке шеи от затылочного мыщелка до 3 позвонка) и массу тела оленей. По нашим наблюдениям, к марту взрослые самки имеют обхват шеи 54 см, взрослые самцы (от 6 до 10 лет) обхват шеи 72 см. Полезно, чтобы длина окружности ошейника могла регулироваться хотя бы на 5-6 см, так как в полевых условиях во время мечения выбор может пасть на оленей немного отличающихся от заданного обхвата шей. Для получения достаточного качества фотоснимков могут использоваться проверенные в работе фоторегистраторы (фотоловушки) Reconyx HC600 HyperFire, Buschnell Trophy CAM HD Aggressor, работающие без смены батареек до нескольких месяцев. Использование данных GPS-позиционирования, получаемых с ошейников Argos и Argos/GPS в совокупности с данными, получаемыми с фоторегистраторов, накладываемые на сезонные снимки высокого разрешения (1-15 м) WordView-2, SPOT, Landsat-7 с подготовкой тематических карт (геоботанических, формирования снежного покрова и др.) позволят не только уточнить и детализировать пространственную структуру, но и выявить связи между внутрипопуляционными группировками в пределах области распространения популяции. Отсутствие последней информации не даёт понимания о необходимости мероприятий по охране северных оленей в связи с развитием различной хозяйственной инфраструктуры, что достаточно критично на путях расселения и при миграционных перемещениях.

Тема : Определение микроорганизмов в почве

1. Принципы определения микроорганизмов в почве

a) Прямые методы учета - Среди методов количественного анализа наиболее объективным является метод прямого микроскопирования почвы, принцип которого был предложен С.Н. Виноградским. При этом способе готовят почвенную суспензию и в определенном объеме ее с помощью микроскопа подсчитывают общее число микроорганизмов. Последующим пересчетом можно установить, сколько микроорганизмов приходится на 1 г исследуемой почвы. С.Н. Виноградский готовил препараты на предметном стекле и просматривал их под оптическим микроскопом. В поле зрения можно было видеть палочковидные бактерии, мелкие и крупные кокки, иногда обрывки мицелия грибов и актиномицетов и другие микроорганизмы.

b) Метод посева: - Состав отдельных групп микроорганизмов (бактерии, актиномицеты, грибы и т. д.) может быть уточнен посевом почвенной суспензии на разные по составу твердые питательные среды, на которых затем развиваются зародыши тех или иных групп микроорганизмов. В практике обычно используют агаризованные или желатинизированные, а иногда силикогелевые питательные среды. После инкубации засеянных чашек в термостате подсчитывают выросшие на твердой питательной среде колонии. Допуская, что каждая колония произошла из одного зародыша того или иного микроорганизма, устанавливают число клеток во взятом образце почвы. Подобный пересчет имеет ряд условностей.

Метод Коха. 3-4 пробирки с МПЖ расплавляют в водяной бане при 40-45°С. Исследуемый материал вносят бактериологической петлей или пастеровской пипеткой в пробирку с расплавленным МПЖ, равномерно размешивают его, вращая пробирку между ладонями, каплю разведенного материала из первой пробирки переносят во вторую, из второй в третью и т.д. Содержимое каждой пробирки выливают в стерильные чашки Петри. МПЖ должен равномерно покрыть дно чашки. После того как желатин застынет, чашки ставят, чашки ставят крышкой вверх в термостат при температуре 20-22°С. Вместо МПЖ в настоящее время используют МПА. Каждая попавшая в желатин или агар микробная клетка размножается только в том месте, куда была внесена вначале, и образует видимое невооруженным глазом скопление микроорганизмов - колонию, которую отсеивают на МПБ или скошенный МПА для получения чистой культуры.

c) Методы выявления микробных пейзажей: - Метод обрастания стекол по Холодному. На ровной поверхности почвы делают ножом разрез, глубина которого зависит от исследуемого горизонта. Отмытые и обезжиренные стекла плотно прижимают к вертикальной стенке разреза и засыпают почвой. В пахотном слое стекла помещают на 3 - 5 см ниже поверхности. Сверху разрез засыпают почвой и место, где заложены стекла, отмечают этикеткой. Стекла выдерживают в почве в зависимости от задачи исследования от недели до нескольких месяцев. После истечения времени экспозиции убирают почву с тыльной стороны стекол, "откидывают" их от стенки и вынимают. Тыльную сторону вытирают сухой тряпкой, а опытную поверхность стекол высушивают на воздухе и фиксируют. После фиксации стекло погружают в воду опытной поверхностью вниз, не доводя его до дна. При этом крупные частицы почвы, отмокая, падают на дно, а фиксированные микроорганизмы и мелкие частицы остаются на стекле. После промывки препарат погружают в раствор карболового эритрозина на срок от 30 мин до 24 ч. Окрашенные препараты исследуют под микроскопом с иммерсионной системой. При микроскопировании отмечают характер микрофлоры, плотность обрастания стекол и доминирующие формы. Отдельные ассоциации микроорганизмов можно запечатлеть, используя микрофотосъемку.

d) Метод капилляров: - Новые возможности в области изучения микробных пейзажей почвы открывает капиллярный метод Б.В. Перфильева и Д.Р. Габе. Для изучения группового состава микроорганизмов почв ими сконструирован капиллярный прибор - педоскоп, который может быть использован и для работы с грунтами. Педоскоп представляет собой набор капиллярных ячеек с 5--6 прямоугольными каналами. Ячейки закладывают в пазы широкого стеклянного держателя и заполняют полужидкой агаризованной средой, содержащей в качестве органического субстрата гумусовые вещества (фульвокислоты). Это создает для микроорганизмов условия, близкие к почвенным. Педоскоп выдерживают в почве 1,5--2 месяца, затем просматривают его под микроскопом. С помощью этого метода удается выявить характерные для почвы микробные ассоциации.

1.1 Методы оценки суммарной активности почвы и активности отдельных микробиологических процессов в почве

a) Нитрифицирующая активность почвы, показателей такой активности служит нитрификационная способность почвы, характеризующая мобилизуемость азотного запаса почвы в результате деятельности микроорганизмов. Нитрификационную способность устанавливают по нарастанию в почве количества нитратов после выдерживания ее при определенных условиях в термостате. Описанная проба свидетельствует о потенциальной способности почвы накапливать то или иное количество минерального азота. Количество выделяемого диоксида углерода за определенный промежуток времени пересчитывают на 1 г абсолютно сухой почвы, или на 1 г гумуса.

b) Дыхание почвы - как показатель энергии разложения органических соединений почвы определяется по выделению углекислого газа;

c) Метод аппликаций - разложение ткани льняного полотна: чем выше в почве содержание подвижного азота и других элементов питания, тем активнее идет окисление клетчатки микроорганизмами. Клетчатка служит для них только источником углерода. Поэтому при отсутствии в почве азота целлюлоза разрушающие микроорганизмы не могут использовать клетчатку, так как кроме углерода им нужен и азот, а также и другие элементы питания, которые они берут извне. Следовательно, биологическая активность почвы, определенная по интенсивности разложения полотна, служит показателем интенсивности не только процессов не только превращения углерода, но и обеспеченности почвы азотом и другими элементами.

d) Метод ферментативных показателей: Для оценки биологической активности почвы исследуют также ферменты, находящиеся в почве. В основном их продуцируют микроорганизмы, поэтому между показателями активности ферментов почвы и определенными микробиологическими процессами намечается коррелятивная зависимость.

Абсолютные значения отдельных показателей активности ферментов различаются для почв разных климатических зон, что может быть использовано в диагностических целях.

При отмирании микроорганизмов окружающая среда еще более обогащается ферментами, которые в значительной части адсорбируются почвенными коллоидами, что способствует их стабилизации. Отмечено, что ферментные процессы в почве прекращаются при значительно более низкой влажности, чем деятельность микроорганизмов. Определение активности ферментов почвы может дать представление об их плодородии.

1.2 Влияние минеральных и органических удобрений на активацию микробиологических процессов

Органические удобрения - навоз, городские отходы, компосты и др. способствует интенсификации микробиологических процессов, поскольку они являются источником энергии и элементов питания микроорганизмов.

Содержание органического вещества в навозе составляет 20-25%; количество питательных для растений веществ ограничивается долями процента 0,5% азота, 0,2% P2O5; 0,6% K2O.

В навозе довольно много бактерий рода Pseudomonas, представителей группы кишечной палочки и других неспорообразующих палочковидных аммонификаторов. Некоторые из них могут вызывать денитрификацию. Многие аммонифицирующие бактерии навоза могут вызывать распад мочевины. Многочислена в навозе группа аэробных микроорганизмов, разлагающие целлюлозу, таких как Cytophaga, несколько беднее представлен род Cellvibrio и др. Обнаружены также анаэробные разрушители целлюлозы Clostridium omelianskii.

Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но и изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, также нуждающихся в минеральных элементах.

При благоприятных климатических условиях количество микроорганизмов и их активность после внесения в почву удобрений значительно возрастают. Усиливая распад гумуса, увеличивается мобилизация азота, фосфора, и других элементов.

Внесение в почву минеральных и органических удобрений усиливает интенсивность микробиологических процессов, в результате чего сопряженно увеличивается трансформация минеральных и органических в-в. Характерным показателем активации микробной деятельности под влиянием удобрений служит усиление "дыхания" почвы, т.е. выделение ею CO2. Это результат ускоренного разложения органических соединений почвы, в том числе гумуса.

Внесение минеральных удобрений вызывало некоторое снижение численности актиномицетов и увеличение грибного населения. Это могло быть следствием сдвига рН в кислую сторону в результате внесения физиологически кислых солей: актиномицеты плохо переносят подкисление, а размножение многих грибов ускоряется в более кислой среде.

Как видно, минеральные удобрения, хотя и активизировали деятельность микроорганизмов, но уменьшили потери гумуса. Навоз оказал на все группы микроорганизмов почвы весьма благоприятное действие.

2. Характеристика объектов и методов исследований

2.1 Характеристика почвы чернозем компостированный, чернозем N120 P90, чернозем влажный и микроорганизмов

Черноземные почвы - это такая растительно-наземная почва, толщина которой в среднем около 60 см. Её плодородие определяется наличием гумуса, который представляет собой перегной, образовавшийся в результате обмена питательными веществами между микроорганизмами и растениями. Гумус состоит из гуминовых кислот и фульвокислот, которые необходимы для полноценного роста растений и укрепления их корневой системы. Чернозем характеризуется самым высоким содержанием питательных элементов среди почв и грунтов, суглинистым механическим составом, зернистой структурой с отдельными агрегатами и нейтральной реакцией среды.

Черноземные почвы отличаются значительным содержанием органических веществ, обусловливающих темный цвет их; такого содержания органических веществ мы не находим в других почвах в недалеком расстоянии от чернозема, при условиях, по-видимому, вполне сходных.

Главная масса микроорганизмов сосредоточенна в пределах верхней 20 -сантиметровой толщи почвы. Микроорганизмы принимают самое активное участие в процессе гумусообразования (биохимический процесс). В то же время определенное количество микроорганизмов является активными деструкторами гумуса.

Необходимо отметить большое влияние микроорганизмов на содержание почвенного воздуха. Колебание кислорода и углекислого газа, почти полностью регулируется микроорганизмами. Исключительно велика роль микроорганизмов в циклах превращения азотосодержащих соединений и фиксации его из атмосферы.

Черноземные почвы являются весьма благоприятной средой для развития таких микроорганизмов: Bacillus cereus, Bacillus idosus, Bacillus megaterium, род Pseudomonas - до 15%, род Azotobacter - до 15%.

2.2 Взятие средней почвенной пробы

Образцы почвы для исследований берутся с соблюдением ряда требований:

а) Образец, должен быть "средней почвенной пробой", которую получают путем смешивания отдельных образцов почвы (со 100 м 2 берут пробу из трех точек, с площади свыше 100 м 2 - из пяти, с 1 га и более из 15 точек);

б) Образец должен отражать характеристику исследуемой почвы: если анализируют пахотную почву, то пробы следует брать из всего пахотного слоя снимая верхние 2 см; если анализируют определенный генетический горизонт или почву по профилю, пробу берут из соответствующего горизонта;

в) Образец берется с соблюдением правил асептики, стерильным буром, стерильной лопатой или ножом в стеклянную широкогорлую стерильную банку, закрывают корковой пробкой, обернутой стерильной ватой, или в стерильные полиэтиленовые мешки. Бур, лопату и нож в поле тщательно очищают, смачивают спиртом и обжигают;

г) Образец почвы должен иметь четкую характеристику, откуда он взят. Для этого на пакеты или банки наклеивают этикетку с указанием места взятия пробы, горизонта и других необходимых сведений;

д) Образец почвы для микробиологического анализа должен быть свежим. Обычно образцы почвы анализируют в первые сутки после взятия пробы. Допускается хранение в холодильнике в течение двух суток;

е) Образцы почвы должны быть однородными. Для этой цели средний образец тщательно перемешивают, соблюдая правила асептики, вынимают корни растений и различные включения, например, камни.

2.3 Определение влажности

Для определения влажности почвы берется 10-20 г почвы. Сначала взвешивается пустой бюкс, затем бюкс с почвой. Данные записываются. Образец высушивается при 105о. С в сушильном шкафу и после достижения постоянной массы определяют содержание сухой почвы в 1 г сырой.

Влажность (А) почвы определяют по формуле:

Где в - масса бюкса с сырой почвой;

с - масса бюкса с сухой почвой;

а - масса пустого бюкса.

2.4 Учет численности микроорганизмов в почве

Учет численности микроорганизмов в почве проводится различными методами, наиболее распространенным является метод питательных пластин (метод Коха). Этот метод позволяет учесть количество живых клеток в почве и выявить родовой, а иногда и видовой состав, выделить чистые культуры бактерий. Для различных физиологических групп микроорганизмов существуют различные среды, так как потребность в питательных веществах у них различная. Используются плотные и жидкие среды.

2.5 Приготовление почвенной суспензии и посев на питательные среды

На стерильное часовое стекло, предварительно взвешенное, стерильным шпателем или алюминиевой ложкой помещают 1 г почвы и накрывают другим часовым стеклом для предупреждения попадания микроорганизмов из воздуха. Стекла, шпатели и ложки стерилизуют фламбированием. почва микробиологический удобрение

Навеску почвы переносят в колбу, емкостью 250 мл содержащую 99 мл стерильной водопроводной воды, интенсивно взбалтывают вращательным движением (не смачивая пробки) в течение 5 минут и дают отстояться грубым частицам почвы.

Одновременно со взятием навески для анализа из средней пробы отбирают 10-20 г почвы для определения влажности.

Затем из почвенной суспензии готовят разведения, содержащие разные концентрации почвы. 1 мл суспензии в первой колбе соответствует разведению 10-2. Последующие разведения (10-3, 10-4, 10-5, 10-6 и т.д.) готовят в пробирках с 9 мл стерильной воды. В этом случае из предыдущего разведения стерильной пипеткой переносят 1 мл суспензии в последующую пробирку. Пипетки каждый раз ополаскивают.

Из полученных разведений проводят посев на плотные и жидкие среды. Посев суспензий на плотные питательные среды проводят, как правило, поверхностно. Для этого агаризованные питательные среды разливают в стерильные чашки Петри и после охлаждения на поверхность среды стерильной градуированной пипеткой (на 1 мл) наносят 0,05 мл почвенной суспензии из соответствующего разведения, затем стерильным шпателем Дригальского растирают калю досуха. При растирании открытую чашку держат почти в вертикальном положении около пламени горелки. Шпатель стерилизуют фламбированием. Посев и каждого разведения проводят минимум на 2-3 параллельные чашки.

При глубинном посеве берут 1 мл почвенной суспензии и вносят в стерильную чашку Петри, заливают охлажденным до 45о С расплавленным агаром и перемешивают кругообразными движениями. При глубинном посеве выявляется меньше микроорганизмов, чем при поверхностном.

Все засеянные чашки Петри и пробирки ставят в термостат с температурой 28-30о С на определенный срок инкубации, затем вынимают и учитывают результаты.

2.6 Среды, применяемые для различных физиологических групп микроорганизмов

На мясо-пептонном агаре (МПА) учитывают сапрофитные микроорганизмы, использующие органические формы азота. На крахмало-аммиачном агаре (КАА) выявляют численность микроорганизмов, способных использовать минеральные формы азота (особенно актиномицеты).

Жидкие среды Имшенецкого и Солонцевой используют для учета аэробных целлюлозо разрушающих микроорганизмов, среду Гильтая - для нитрифицирующих бактерий, среду Виноградского - для анаэробных азотфиксаторов (Cl. Pasteurianum).

Для учета азотобактера используют метод обрастания комочков почвы (на агаризованной среде Виноградского или Эшби).

2.7 Учет численности микроорганизмов методом обрастания комочков почвы

Содержание колоний азотобактера определяют на агаризованной среде Эшби. На твердой поверхности среды раскладывают по трафарету 40-50 комочков почвы диаметром 1-2 мм, чашки помещают во влажную камеру и ставят в термостат. На третьи-пятые сутки инкубации развиваются колонии азотобактера, слизистые, бело-серые, которые постепенно приобретают темно-бурый (Azotobacter chroococcum) или зеленый пигмент (Az. Agilis).

Подсчитывают комочки почвы, обросшие микроорганизмами, а затем определяют, какой процент они составляют от общего числа комочков почвы (относительная оценка плотности заселения микроорганизмов учитываемых групп в почве).

После определения процента обрастания комочков почвы азотобактером и определения степени разложения льняного полотна (биологическая активность) результаты общего микробиологического анализа почвенного образца можно представить в виде таблицы.

Общее количество микроорганизмов на МПА	Количество споровых на МПА	Количество неспоровых на МПА	Плотность азотобактера, %	Биологическая активность (% разложения полотна)

2.8 Определение биологической активности почвы по интенсивности разложения полотна

Чем выше в почве содержание подвижного азота и других элементов питания, тем активнее идет окисление клетчатки микроорганизмами. Клетчатка служит для них только источником углерода. Поэтому при отсутствии в почве азота целлюлозоразрушающие микроорганизмы не смогут использовать клетчатку, так как кроме углерода им нужен и азот, а так же и другие элементы питания, которые они берут извне.

Следовательно, биологическая активность почвы, определенная по интенсивности разложения полотна, служит показателем интенсивности не только процессов превращения углерода, но и обеспеченности почвы азотом и другими элементами.

Целлюлозоразрушающие микроорганизмы, разлагая клетчатку, синтезируют и частично выделяют в среду аминокислоты. Поэтому при обработке полуразрушенного полотна 0,5%-ным раствором нингидрина в тех местах, где активно развивались микроорганизмы и разлагалась клетчатка, на полотне образуются сиреневые пятна (реакция аминокислот с нингидрином).

Для опыта хорошо отмытые стекла (10*50) обшивают льняным полотном. Стерильной лопаткой и стерильным ножом делают почвенный разрез на глубину 35 см. К ровной стенке разреза по профилю прикладывают стекло с полотном, с противоположной стороны стекло засыпают почвой и прижимают плотно к стенке. Полотно закладывают ниже поверхности почвы на 2-3 см. В том месте, где помещают полотно, ставят этикетки.

Через 20-30 дней стекла откапывают, подсушивают полотно, осторожно стряхивая с него почвенные частицы, и обрабатывают 0,5%-ным раствором нингидрина в ацетоне для выявления аминокислот.

Для определения степени разложения полотна в процентах вырезают определенную его площадь на глубину горизонта (анализ проводят по горизонтам), промывают остаток полотна водой, высушивают и взвешивают. Потом кусок такой же площадью вырезают из контрольного полотна и тоже взвешивают.

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Учет численности микроорганизмов на плотных средах

После инкубации чашки с засеянными средами вынимают из термостата и подсчитывают число выросших колоний, которые отражают число живых клеток микроорганизмов в почве.

При подсчете колоний на плотных питательных средах (МПА) чашки Петри, не открывая, просматривают в проходящем свете и с внешней стороны донышка чашки отмечают колонии тушью или чернилами. Чтобы учесть и мелкие колонии, чашки дополнительно просматривают под лупой. Если на чашке больше 200 колоний, то их можно подсчитать с помощью камеры Вольфюгеля.

Чтобы установить количество клеток бактерий в 1г сырой почвы, число клеток в 1 мл умножают на степень разведения, т.е. число, показывающее, во сколько раз в каждом конкретном случае разбавили 1 г почвы. Например, при разведении 10-3 умножают на 1000, 10-4 на 10000,… 10-6 на 106 и т.д.

При глубинном посеве для подсчета количества микроорганизмов в 1 г сырой почвы число клеток (колоний) умножают на степень разведения.

При поверхностном посеве вначале определяют количество клеток микроорганизмов в 1 мл соответствующего разведения, для чего число колоний умножают на 20 (так как было посеяно 0,05 мл).

Для сравнения количества бактерий в разных почвах необходимо подсчитать их число в 1 г абсолютно-сухой почвы. Для этого количество клеток в 1 г сырой почвы делят на количество абсолютно-сухой почвы, содержащейся в 1 г сырой почвы.

Число клеток в 1 г абс. сухой почвы:
Чернозем компостированный: (среднее число колоний 39)
Чернозем N120 P90: (среднее число колоний 18)
Чернозем: (среднее число колоний 54)
3.2 Определение влажности почвы
Чернозем компостированный:
Абсолютно сухой почвы в 1 г сырой: 1-0,59 = 0,41 г
Чернозем N120 P90
Абсолютно сухой почвы в 1 г сырой: 1-0,23 = 0,77 г
Чернозем

Абсолютно сухой почвы в 1 г сырой: 1-0,363 = 0,637 г

3.2 Определение биологической активности по разложению льняного полотна

Для опыта хорошо отмытые стекла (10*50) обшивают льняным полотном. Стерильной лопаткой и стерильным ножом делают почвенный разрез на глубину 35 см. К ровной стенке разреза по профилю прикладывают стекло с полотном, с противоположной стороны стекло засыпают почвой и прижимают плотно к стенке. Полотно закладывают ниже поверхности почвы на 2-3 см. В том месте, где помещают полотно, ставят этикетки.

Через 20-30 дней стекла откапывают, подсушивают полотно, осторожно стряхивая с него почвенные частицы, и обрабатывают 0,5%-ным раствором нингидрина в ацетоне для выявления аминокислот.

Для определения степени разложения полотна в процентах вырезают определенную его площадь на глубину горизонта (анализ проводят по горизонтам), промывают остаток полотна водой, высушивают и взвешивают. Потом кусок такой же площадью вырезают из контрольного полотна и тоже взвешивают.