Сравнение влияния пассажа через кишечник пашенных червей Aporrectodea caliginosa и серых кивсяков Cylindroiulus caeruleocinctus на бактериальное сообщество (стр. 8 )

среда	Корм	копролиты
индекс Шеннона	Индекс Бергера-Паркера	индекс Шеннона	Индекс Бергера-Паркера
крахмал	0,9594	0,72	0,0563	0,6667
КМЦ	0	1	0,81128	0,75
пектин	0	1	0,5176	0,9028
ксилан	0,91826	0,6667	1,27342	0,6897
казеин	0,96244	0,6136	1,40231	0,5246
твин 20	1,19654	0,6809	1,67436	0,4595
декстран-500	1,12474	0,8667	1,97424	0,4713

       Результаты табл. 2 были проанализированы методом непараметрической статистики (медиана, квартель) см. рис. 22 и рис. 23. На рис. 24-25 представлены аналогичные графики для кивсяков.

Рис. 22.  Сравнение биоразнообразия (индекс Шеннона) для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма и копролитов дождевых червей.

Рис. 23. Сравнение доминирования (индекс Бергера-Паркера) самого обильного вида для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма и копролитов дождевых червей.

Рис. 24.  Сравнение биоразнообразия (индекс Бергера-паркера) для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями подстилки (корма) и экскрементов кивсяков.

Рис. 25.  Сравнение биоразнообразия (индекс Шеннона) для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями подстилки (корма) и экскрементов кивсяков.

При пассаже структурное биоразнообразие бактериального сообщества, оцененное по индексу Шеннона (Рис.22 и 25) снижается за счет увеличения доли доминантного вида, что показывает индекс Бергера-Паркера (Рис.23 и 24).

Интересно охарактеризовать состав ассоциаций на полимерах, по которым мы судим об гидролитическом комплексе непосредственно в корме и экскрементах. Из сообществ, как корма так и экскрементов обоих видов животных на полимерах формируются простые бактериальные ассоциации с индексом Шеннона около 1,3 бит. В них чаще всего доминирует от 2 до 4 морфотипов бактерий. Причем доля выделения новых видов по сравнению с исходной суспензией достигает 77%, а доля общих для корма и экскрементов составляет 41% видов для кивсяков и 54% для дождевых червей. При этом из корма и экскрементов обоих видов животных выделяется на 11 полимерах около полутора десятков морфотипов бактерий.

Рис. 25.  Доля потребления полимеров в корме и экскрементах бактериями для кивсяков (слева) и дождевых червей (справа).

       На основании кривых роста (рис. 3-20) ассоциаций бактерий корма и экскрементов, видны различия между вариантами корма и экскрементов. Исследовался роста на растительных полимерах: ксилан, КМЦ, пектин, крахмал, животных: кератин, микробных: декстран 500, хитин и универсальных: казеин, нуклеиновая кислота и твин 20(аналог жиров). Роста не было на хитине и целлюлозе. На остальных полимерах рост был, однако, не во всех повторностях. Физиологическое разнообразие гидролитического комплекса бактерий для корма и копролитов дождевых червей одинаково (доля от суммарного потребления полимеров 75% и 73% соответственно), как и для кивсяков в подстилке и экскрементах (доля снижается с 80% до 78%) ( Рис.25).

Сравнение физиологического состояния бактерий и преобладающей экологической стратегии роста бактерий в почве (корме) и копролитах.

Рис.26. Кривые появления колоний из корм и экскрементов для кивсяков.

Рис.27. Определение метаболической готовности к росту и интенсивности выхода бактерий из лаг-фазы по динамике появления колоний.

       На основание вышеприведенных кривых роста (3-20 рис.) ассоциаций применяя математическую модель роста лаг-фазы и экспоненциальной фазы синтетической хемостатной модели (СХМ) были рассчитаны кинетические параметры мm и  г = 100+ln(r0) (показатель метаболической готовности к росту). Результаты определения представлены на рис. 28-35.

Рис.28. Сравнение метаболической готовности к росту для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма и копролитов для дождевых червей.

Рис.29. Гистограмма распределения частот встречаемости значений г метаболическая готовность к росту для дождевых червей (а - почва, б - копролиты).

Рис.32. Сравнение метаболической готовности к росту для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма (подстилка) и экскрементов для кивсяков.

Рис.33. Гистограмма распределения частот встречаемости значений г метаболическая готовность к росту для кивсяков ( а – подстилка, б – экскременты).

На основании полученных данных (Рис.28,29,32,33) представлены результаты определения метаболической готовность к росту. Исследование метаболической готовности микробных ассоциаций расти на питательных средах, позволяет оценить готовность микроорганизмов потреблять полимеры непосредственно в природе. Параметр г (гамма) прямо пропорционален длительности лаг-фаз и чем он больше, тем метаболическая готовность к росту больше. Наша гипотеза состоит в том, что доля метаболически готовых к росту на полимерах ассоциаций (воспринимаемые нами как целое), отражает действительную метаболическую готовность к потреблению полимеров in situ. При пассаже для членов бактериального сообщества наблюдается активизация способности разлагать полимеры в экскрементах кивсяков и инактивация в копролитах дождевых червей.

Рис.30 Сравнение максимальной удельной скорости роста для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма и копролитов для дождевых червей.

Рис.31 Гистограмма распределения частот встречаемости значений мm максимальная удельная скорость роста для дождевых червей (а – почва, б – копролиты).

Рис.34 Сравнение максимальной удельной скорости роста для ассоциаций развивающихся на биополимерах при инокуляции питательных сред суспензиями корма (подстилка) и экскрементов для кивсяков.

Рис.35 Гистограмма распределения частот встречаемости значений мm максимальная удельная скорость роста для кивсяокв ( а – подстилка, б – экскременты).

       На основании полученных данных (Рис.30,31,34,35) представлены результаты определения максимальной удельной скорости роста ассоциаций на полимерах. Наша гипотеза состоит в том, что доля быстрорастущих ассоциаций отражает доли быстрорастущих бактерий (R-стратегов) в сообществе корма и экскрементов. Доля быстро растущих членов бактериального сообщества уменьшается при пассаже у кивсяков и увеличивается у червей. Представление об экологической стратегии сформулировано на основе уравнения логистического роста организмов: , где r характеризует скорость роста (размножения), а K параметр, характеризующий популяционную ёмкость среды (то есть, максимально возможную численность популяции). Параметры уравнения: r и  K послужили обозначению двух основных стратегий роста. Организмы делающие ставку на большие значения показателя r называют r-стратеги, а организмы, которые долгое время поддерживают свою численность на постоянном уровне, называют K-стратегами.. В экологии микроорганизмов существует деление на три группы стратегов: r-стратеги (копиотрофы), K-стратеги (олиготрофы), L-стратеги (гидролитики). В уравнениях описывающих микробный рост аналогом параметра r является мm (максимальная удельная скорость микроорганизмов). L-стратеги характеризуются высокой способностью переживания неблагоприятных условий в покоящемся состоянии (спора) и быстрой активизацией в благоприятных условиях (характеризуется короткой лаг-фазой). Можно сделать вывод, что из копролитов преобладают ассоциации с большим значением мm. Это указывает на большую долю r-стратегов в бактериальном сообществе свежих копролитов по сравнению с почвой. Причина этого в более усиленном разложении органического вещества в кишечнике дождевого червя по сравнению с почвой. Измельчение, перемешивание растительных остатков делает почвенное органическое вещество более доступным для разложения бактериями гидролитиками, которые, выделяя дополнительное количество мономеров, снабжают дождевого червя (хозяина) и копиотрофных бактерий, что стимулирует рост последних.