Г. А. Корганова
Простейшие являются непременными членами почвенных биоценозов и занимают видное место среди микроорганизмов как по числу особей, так и по разнообразию форм.
Количество протистов в 1 г почвы колеблется в значительных пределах — от нескольких десятков клеток до 1—2 млн. По подсчетам различных авторов, на 1 га пахотного слоя приходится около 300 кг биомассы простейших, что составляет около 1,5% биомассы населяющих почву организмов (Pussard, 1967).
Широкое распространение простейших в почве, их воздействие — прямое или косвенное на бактериальную флору, участие в азотном балансе, в разложении органического вещества и многие другие аспекты их деятельности, а также возможность использования протистов при биологической диагностике почв является предметом исследований как за рубежом, так и в Советском Союзе (Бродский, 1935; Stout, 1952; Varga, 1953; Гиляров, 1955; Николюк, 1956; Николюк, Гельцер, 1972, и др.).
Комплексы простейших в почвах сформировались в результате длительного процесса приспособления к этой среде, что нашло отражение в специфике их морфологии и физиологии. Размеры почвенных простейших в 5—10 раз меньше размеров клеток тех же видов, обитающих в воде. Величина почвенных амеб — порядка 10—15 мк, а некоторые почвенные жгутиконосцы имеют в длину лишь 2—5 мк. Почвенные флагеллята теряют хлоропласты, у них часто отсутствует передний двигательный жгут, появляется способность к метаболии тела. Наибольшее морфологическое сходство с водными формами имеет группа Ciliata, идентичность же почвенных Mastlgophora и Rhizopoda устанавливается с большим трудом.
Некоторые виды амеб — Naegleria gruberi, N. bistadialis, Hartmannetta hyalina до настоящего времени найдены лишь в почве (Lepsi, 1960).
Роль, которую играют простейшие в почвенных процессах, их взаимосвязь с другими организмами выявлены ещё недостаточно, главным образом из-за отсутствия надёжных методов изучения простейших в почве. Применяемые в настоящее время методы работы зависят от конкретных задач исследования. Ниже мы рассмотрим некоторые приёмы обнаружения простейших в почве, их выделения, количественного учёта и определения.
Наблюдения над почвенными протистами непосредственно на почвенных частицах и в почвенных капиллярах, а также микроскопирование почвенной суспензии (Koch, 1915, 1916; Francfi, 1921; Koffman, 1928; Kubiena, 1938) позволяют обнаружить активных амеб, жгутиконосцев и инфузорий. Однако подобное прямое наблюдение трудоёмко из-за сравнительно малого количества организмов в исследуемом объёме почвы и их адсорбции почвенными частицами, затрудняющей обнаруживание клеток в поле зрения микроскопа.
Ряд исследователей изучали простейших, изготовляя и микроскопируя препараты и мазки почвенной суспензии (Martin, Lewin, 1914, 1915; Догель, Раммельмейер, Стрелков, 1927; Bunt, Tchan, 1955).
Так, Бант и Чан изготовляли препараты на предметных стеклах из серий десятикратных разведений; окрашивая почвенную суспензию дифференцирующими красителями — зритрозином и метиленовым зеленым, отмечали присутствие или отсутствие Protozoa на стекле и подсчитывали количество организмов в исходном почвенном образце. Авторы отмечают эффективность этой методики, но судить о её ценности трудно, так как публикаций о результатах её применения не появлялось.
Методики, связанные с изготовлением препаратов и мазков, трудно применимы, так как одновременно окрашивающиеся органические частицы почвы затрудняют отыскание простейших; нежные клетки Protozoa часто деформируются и разрушаются, изучение их внутренней структуры становится практически невозможным. Существенным недостатком окрашенных препаратов является также невозможность наблюдать активные формы и изолировать их в чистые культуры, что необходимо при определении, например, голых амеб.
Делались также попытки «экстрагировать» простейших из почвы: использовали, например, их способность в электрическом поле двигаться к катоду — принцип электромиграции. Для почвы эта методика оказалась малоэффективной, но для ила и прудовой воды она равнялась 95%. Для выделения различных видов вольтаж в течение периода экстракции должен меняться.
Отрицательный геотропизм Ciliata позволяет отделять парамеций от активного ила. Используя температурный градиент (например, покрывая мокрый песок льдом), можно заставить Ciliata двигаться вниз, через песок в сборный сосуд. Для почвенных проб образец должен быть достаточно мал, чтобы организмы могли легко передвигаться.
Перечисленные методы экстрагирования не пользуются широкий признанием, но они могут использоваться если не как основные, то в каких-то конкретных случаях.
Предложены также приемы изучения микроорганизмов с использованием различных питательных сред (Rossi, 1928 — цит. по Виноградскому, 1952; Cholodny, 1930; Рыбалкина, Кононенко,
1957). Т. В. Аристовская и О, М. Паринкина (1961) применили для исследования почвенной микрофауны в естественных условиях педоскоп, сконструированный Б. В. Перфильевым и Д. Р. Габе (1961) и представляющий собой держатель с системой капилляров, который помещают в почву на срок от нескольких дней до нескольких недель. Под влиянием капиллярных сил в сосуды педоскопа проникают микроорганизмы, в том числе и простейшие. Для более полной имитации естественных условий и более быстрого и обильного развития микроорганизмов капилляры заполняют 1%-ным раствором агар-агара с приманочными или питательными веществами — например, органо-минеральными комплексами гумусовых веществ, свойственных изучаемому типу почвы. Модификация этих методов применительно к простейшим — проращивание почвенного мелкозема на покровных стеклах, покрытых тонким слоем водного раствора агар-агара во влажных камерах (Гельцер, 1960). Этот метод позволяет определить живых простейших, а также изготовлять их препараты.
Прямые методы употребляют не только для обнаружения, но и для подсчёта простейших (Шульгина, 1927; Догель, Раммельмейер, Стрелков, 1927; Bunt, Tchan, 1955).
Однако наиболее широко при работе с почвенными простейшими используется метод культур, основанный на внесении исследуемой почвы в искусственные питательные среды, в которых организмы размножаются (Николюк, 1965, и др.). При использовании той или иной среды следует учитывать её физические особенности и в связи с этим — её избирательные свойства. Питательную среду выбирают в зависимости от характера движения простейших и их пищевых требований. Так, в жидкой среде развиваются в основном активно двигающиеся инфузории и жгутиконосцы; на плотных агаризованных средах — главным образом амебы. Многие исследователи предпочитают использовать в качестве культуральных жидкостей бедные питательными веществами среды, лишенные избирательных свойств,— почвенный экстракт, дистиллированную и водопроводную воду. В таких средах развивается меньшее количество организмов, но более богат видовой состав. Сравнение различных сред, применяемых для развития инфузорий, сделано Стаутом (Stout, 1962). Он полагает, что среда без избирательных свойств позволяет развиваться представителям видов, которые находятся в почве в активном состоянии — истинно почвенных видов. Конечно, условия существования в любой искусственной питательной среде не полностью отвечают условиям в естественной, нормально увлажненной почве.
Изучение почвенных простейших производится с соблюдением общих методов микробиологических исследований (Разумовская, Чижик, Громов, 1960). Необходимым условием работы является чистота и аккуратность. При отсутствии микробиологического бокса некоторые операции (например, открывание пробирок с разведениями) следует производить при зажженной спиртовке; лабораторный стол, инструменты, руки дезинфицируют; всю применяемую посуду стерилизуют в автоклаве, сушильном шкафу или прожигают над спиртовкой.
Неравномерность распределения простейших в почве отражается на результатах количественных подсчётов. Поэтому необходимо обратить внимание на тщательность отбора образцов почвы для анализа. Для этого почву, взятую из нескольких точек исследуемого участка, помещают в один стерильный пергаментный пакет с помощью ножа, который предварительно несколько раз втыкают в почву рядом с местом взятия пробы для очистки от случайных загрязнений. При необходимости хранения пакеты с пробами, не разворачивая, доводят до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре, в хорошо проветриваемом и затенённом месте.
В лаборатории почву тщательно перемешивают шпателем, растирают в фарфоровой ступке пестиком с каучуковым наконечником или пальцем в резиновой перчатке и отбирают пинцетом корешки растений. Образец просеивают через сито (0,25 мм2).
Целесообразно рассматривать три группы методов изучения простейших: 1) активно двигающихся форм (инфузории и жгутиконосцы); 2) голых амеб; 3) раковинных амеб.