Введение
1. Участие беспозвоночных животных в почвенных процессах
1.1. Размерная и функциональная классификации почвенных животных 16
1.2. Прямое и косвенное участие животных в почвенных процессах 18
1.3. Участие животных в физических процессах 20
1.3.1. Измельчение растительного опада 21
1.3.2. Перемешивание и перемещение подстилки и почвы 21
1.3.3. Образование экскрементов 22
1.3.4. Роющая деятельность 26
1.4. Участие животных в химических процессах 29
1.4.1. Деструкция органического вещества 29
1.4.2. Круговорот веществ 33
1.4.3. Плодородие, питание растений, вермикомпосты 41
2. Взаимодействия микроорганизмов и животных в пищевых цепях 48
2.1. Особенности питания почвенных животных 48
2.2. Пищевые предпочтения у животных по отношению к микроорганизмам 52
2.2.1. Простейшие 52
2.2.2. Микроартроподы 54
2.2.3. Макроартроподы, дождевые черви 57
2.3 Судьба микроорганизмов при прохождении пищеварительного тракта беспозвоночных 59
2.4. Регуляция беспозвоночными популяций и сообществ микроорганизмов 63
2.5. Взаимодействие между почвенными животными и микроорганизмами прикорневой зоны растений 65
2.6. Микроорганизмы как регуляторы беспозвоночных (биологический контроль) 67
2.6.1. Хищные нематофаговые хищные грибы 67
2.6.2. Энтомопатогенные бактерии 75
3. Симбиотические ассоциации микроорганизмов с беспозвоночными животными 82
3.1. Эндосимбиозы 83
3.1.1. Бактерии 83
3.1.2. Дрожжи и дрожжеподобные грибы 84
3.2. Эктосимбиозы 86
3.2.1. Пищеварительный тракт животных как среда обитания микроорганизмов 86
3.2.2. Ферментативная активность в пищеварительном тракте 88
3.2.3. Бактерии и простейшие 92
3.2.4. Дрожжи и дрожжеподобные грибы 100
3.3. Экзосимбиозы 104
3.3.1. Мицелиальные грибы 104
3.3.2. Дрожжи и дрожжеподобные грибы 105
3.4. Функциональная роль микробных симбионтов (резюме) 106
4. Объекты 107
4.1. Почвы и другие субстраты 107
4.2. Микроорганизмы 108
4.2.1. Генетически модифицированные грамотрицательные бак терии 109
4.2.2. Энтомопатогенные бациллы и другие грамположительные бактерии 110
4.2.3. Хищный гриб Arthrobotrys oligospora 111
4.2.4. Бактерии как пища нематоды Caenorhabditis elegans 111
4.3. Беспозвоночные животные 112
5. Методы 114
5.1. Методы работы с микроорганизмами 115
5.1.1. Световая микроскопия 115
5.1.2. Электронная микроскопия 116
5.1.3. Определение оптической плотности суспензий микробных клеток 116
5.1.4. Полярографический метод определения потребления кислорода микробами 116
5.1.5. Определение интенсивности дыхания почвы 117
5.1.6. Определение общей биомассы почвенных микроорганизмов в почве 117
5.1.7. Дифференцированное определение грибной и бактериальной биомассы в почве 118
5.1.8. Определение функционального разнообразия микроорганизмов в почве- 119
5.1.9. Определение численности и таксономического состава бактерий, ассоциированных с почвенными животными, методом микробиологического посева
5.1.10. Учет и идентификация бактерий, ассоциированных с сапро-трофными почвенными беспозвоночными животными
5.1.11. Селективное выделение и учет грамотрицательных и грамположительных бактерий из почвы, кишечника и экскрементов животных
5.1.12. Методы изучения динамики маркированных бактериальных популяций, интродуцированных в пищу
5.1.13. Скрещивание энтомопатогенных бацилл и энтерококков in vitro
5.1.14. Идентификация бактерий с помощью Biolog
5.1.15. Выделение и идентификация дрожжей из почвы, растительного опада, вермикомпоста, кишечника и экскрементов животных
5.1.16. Выделение бацилл и энтерококков из почвы
5.1.17. Получение споровой суспензии бацилл и определение структуры популяций бацилл, внесенных в почву
5.1.18. Получение суспензии мицелия стрептомицетов
5.1.19. Определение структуры комплекса микромицетов на растительном опаде, в почве и экскрементах животных
5.1.20. Качественный тест киллерного действия пищеварительной жидкости на микроорганизмы
5.1.21. Количественный тест киллерного действия пищеварительной жидкости животных на микроорганизмы
5.1.22. Определение кажущейся эффективности ассимиляции, скорости и эффективности разрушения микробных клеток кивсяками радиоизотопным методом
5.1.23. Определение антагонистического взаимодействия акти-номицетов с бактериями и дрожжами
5.1.24. Проверка способности дрожжей расти на среде с мочевой кислотой
5.1.25. Определение влияния целомической жидкости червей Eisenia fetida на рост дрожжей
5.2. Методы работы с беспозвоночными животными
5.2.1. Выделение пищеварительной жидкости из кивсяков и мокриц
5.2.2. Экстракция и подсчет численности нематод и микроартропод- 133
5.2.3. Выявление пищевых предпочтений у нематоды С. elegans и коллембол- 133
5.2.4. Разведение червей Eisenia fetida 134
5.3. Биохимические и молекулярно-биологические методы 134
5.3.1. Определение содержания минеральных форм азота в почве 134
5.3.2. Определение концентрации растворимого органического вещества в почве - 134
5.3.3. Хроматография на сефадексе LH-20 134
5.3.4. Электрофорез белков 135
5.3.5. ДНК-фингерпринт 135
5.3.6. Выделение плазмид из грамотрицательных и грамположительных бактерий - 135
5.3.7. Расчет время генерации бактерий в пищеварительном тракте 136
5.4. Методы статистической обработки результатов 136
6. Роль макрофауны в регуляции микробного комплекса почв 137
6.1. Изменения численности и структуры популяций микроорганизмов при пассаже через пищеварительный тракт животных- 137
6.2. Изменения таксономического состава микробного сообщества 145
6.3. Инициация прорастания спор бацилл 150
6.4. Влияние целомической жидкости червей Eisenia fetida на рост микроорганизмов151
6.5. Трофическая деятельность дождевых червей и распределение микроорганизмов в почвенном профиле153
6.6. Вклад макрофауны в продукционный процесс почвенных микроорганизмов- 154
6.7. Трофическая деятельность беспозвоночных (макрофауны) и генетический обмен между бактериями в почве- 156
7. Микроорганизмы и питание животных 161
7.1. Антимикробная активность пищеварительной жидкости животных- 162
7.2. Состав и киллерная активность пищеварительной жидкостиPachyiulus flavipes 167
7.3. Скорость разрушения и переваривания микроорганизмов в кишечнике кивсяка Pachyiulus flavipes- 173
7.4. Степень ассимиляции микроорганизмов на примере кивсякаPachyiulus flavipes 176
7.5. Уровень потребления у животных 176
7.6. Микроорганизмы как основная и дополнительная пища животных (микробные добавки и производство вермикомпостов) 177
8. Микробные сообщества, ассоциированные с пищеварительным трактом животных: состав и функции 183
8.1. Морфологическое разнообразие микроорганизмов пищевари тельного тракта беспозвоночных (макрофауна) 184
8.1.1. Бактерии 184
8.1.2. Дрожжи 185
8.1.3. Мицелиальные грибы 185
8.2. Таксономический состав и структура пристеночного и полостного микробного сообществ пищеварительного тракта- 185
8.2.1. Бактерии 185
8.2.2. Дрожжи 203
8.3. Симбионтное пищеварение и питание 206
8.4. Антагонистические свойства актиномицетов, ассоциированных с кишечником и экскрементами животных (устойчивость к колонизации) 211
8.5. Дрожжи как патогены беспозвоночных 212
8.6. Критерии, позволяющие выделить кишечную группировку дрожжей - 213
9. Роль микро- и мезофауны в регуляции динамики популяций, состава и активности микроорганизмов в почве 220
9.1. Влияние бактериоядной нематоды Caenorhabditis elegans как источника пищи на рост и развитие нематофагового гриба Arthrobotrys oligospora- 220
9.2. Влияние бактериоядной нематоды Caenorhabditis elegans как источника пищи на сапротрофную активность (дыхание) Arthrobotrys oligospora- 225
9.3 Особенности питания хищного гриба Arthrobotrys oligospora как сапротрофа и хищника 225
9.4. Влияние комплекса почвенных нематод и микроартропод на состав и активность микробного комплекса 227
9.5. Влияние микроартропод на сапротрофную активность микроорганизмов и сукцессию микромицетов в подстилке 236
9.6. Пищевые предпочтения у микроартропод и нематод 240
9.7. Регуляция, зависимая от качественного состава органического вещества (соотношение углерода и азота) 243
9.8. Регуляция, зависимая от плотности животных 244
9.9. Роль прямого выедания в регуляции микробного комплекса 245
9.10. Деятельность беспозвоночных и продукция микроорганизмов 247
9.11. Концептуальная модель регуляции микро- и мезофауной микробного комплекса 248
9.12. Компенсаторные реакции у грибов и растений на поедание животными 252
10. Микроорганизмы как регуляторы популяций беспозвоночных в почве 254
10.1. Влияние хищного гриба Arthrobotrys oligospora на динамику комплекса нематод в ризосфере винограда и пшеницы 254
10.2. Влияние Bacillus thuringiensis на динамику комплекса почвенных нематод в ризосфере ячменя - 257
10.2.1. Нематоцидная активность Bacillus thuringiensis по отношению к комплексу почвенных нематод (эксперименты in vitro) 257
10.2.2. Нематоцидная активность Bacillus thuringiensis по отношению к комплексу почвенных нематод (эксперименты в вегетационных сосудах) 259
11. Заключение: принципы зоомикробных взаимодействий в почве 263
11.1 Микроорганизмы как источник углерода, энергии, биогенных элементов и физиологически активных веществ для почвенных животных 263
11.2. Каждое животное имеет свой круг микробных жертв 264
11.3. Киллерный механизм и индуцированный - универсальные механизмы переваривания микроорганизмов животными 264
11.4. Пищеварительный тракт животных - специфическое местообитание микроорганизмов в почве 265
11.5. Биотическая регуляция пищевых цепей основана на трофическом и метаболическом принципе взаимодействия 266
Выводы 270
Список литературы 273
