Инновационный курс экологии – факториальная экология. http://scipeople.com/publication/99355/; Г.С.Розенберг (член-корр. РАН, Директор Института экологии Волжского бассейна РАН) создал уникальный курс экологии (с акцентом на роль экологических факторов) в виде презентации серии слайдов. Этот курс ценен своей краткостью в сочетании с полнотой; уникально также сочетание глубокого теоретического анализа важнейших экологических концепций и - вместе с тем - конкретики. Одновременно дается представление о важнейших вехах в историческом развитии экологии. Отметим также высокое качество слайдов. В отдельном приложении дается текст слайдов, получившийся в результате сохранения файла с презентацией в виде текстового файла. При этом произошли искажения, которые затрудняют чтение текста. Но можно видеть хотя бы общий план презентации и ключевые слова. Презентация прилагается в виде отдельного файла. Название прилагаемого файла: 2-Factorialnaja_ecologija[1].pdf Прошу всех, кто будет пользоваться этим материалом, проявить полную корректность и уважение по отношению к автору этого полезного и инновационного учебно-методического материала - Геннадию Самуиловичу Розенбергу. Это означает, что надо не забывать цитировать его (Г.С.Розенберга) как автора учебного материала. Ключевые слова: экология, экологические факторы, законы и закономерности экологии, история экологии, преподавание экологии, экологическое образование, природоохранное образование, экосистемы, экологическая регуляция, экологическая роль химических веществ, биоценоз, аллелохимические взаимодействия, сообщества, сукцессии, Ю.Либих, Одум, Г.С.Розенберг

Котелевцев С.В., Орлов С.Н., Остроумов С.А. Изучение симбиотических ассоциаций (ассоциативного симбиоза) в микробиальных биоценозах водоемов. Анализируются вопросы, изложенные в книге О. В. Бухарина и Н. В. Немцевой «Микробиология биоценозов природных водоемов») // "Екологія довкілля та безпека життєдіяльності" (2008), № 5. c. 84-86. http://eko.org.ua/ru/magazine/5-2008/ [= Kotelevtsev S., Orlov S., Ostroumov S. Studying symbiotic associations (associative symbiosis) in microbial biocoenoses of aquatic bodies. (Analysis of the issues described in the book: O.V.Bukharin, N.V.Nemtseva «Microbiology of biocoenoses of natural aquatic bodies») . - «Ecology of surroundings and safety of vital activity» 2008.No.5, p. 84-86]. В 2008 г. опубликована книга О. В. Бухарина и Н. В. Немцовой “Микробиология биоценозов при- родных водоемов” (Екатеринбург, издательство Уральского отделения РАН, 156 с.). Книга дает воз- можность более глубоко понять экологию водоемов и содержит большой объем новой информации, важной для формирования научных основ оценки экологического состояния водоемов, биоиндика- ции, для санитарной гидробиологии и прикладной микробиологии источников водоснабжения. В книге представлены материалы по взаимо- отношениям симбионтов в биоценозах природных водных экосистем. Книга состоит из Введения, четырех глав и заключения. Краткое Введение содержит очень важные сведения. Упомянут принцип, обозначенный Гамильтоном в 1843 г. как ассоциативность – обра- зование ассоциаций микроорганизмов с различ- ными типами связей. Даны определения важных терминов – эндоцитобиоза (расположение микро- организмов в клетках своих хозяев – таких, как водоросли и простейшие) и ассоциативного сим- биоза. Последний термин введен О.В. Бухариным. В первой главе (с. 12–45) рассмотрены основ- ные типы микробиоценозов водоемов. В отдельных разделах анализируются следующие ассоциации. 1. Ассоциации простейших с бактерия- ми. Рассмотрено множество разнообраз- ных примеров симбиозов простейших (родов Chlamydaster, Amoeba, Vanella, Tetrahymena и других) с бактериями родов Vibrio, Aeromonas, Mycobacterium,Campilobacter, Salmonella, Shigella, Listeria, Pseudomonas, Klebsiella, Staphylococcus, Serratia и других. 2. Ассоциации простейших с водорослями. Обсуждаются многие примеры симбиотических ассоциаций простейших родов Amoeba, Majorella, Pleuronema с ассоциированными с ними водорос- с ассоциированными с ними водорос- лями родов Coelastrum, Chrysococcus, Kephyrion и др. Во многих случаях эндосимбиотические водо- росли (зоохлореллы, зооксантеллы, цианеллы и др.) обеспечивают значительную часть энергетических потребностей простейших, создают возможность миксотрофии для гетеротрофных простейших. 3. Ассоциации водорослей с водорослями. В этом разделе авторы расширительно трактуют тер- мин водоросли и включают в него сине-зеленые водоросли, которые, по более строгой термино- логии, относятся к бактериям (цианобактерии). В данном разделе приведены интересные примеры того, как в слизи цианобактерий поселяются другие цианобактерии, диатомовые и зеленые водорос- ли. Есть и другие примеры, где точно определить характер ассоциации (симбиоз или паразитизм) затруднительно. 4. Ассоциации водоросли – бактерии. Как отмечают авторы, “ценозообразующая роль водо- рослей обусловлена, во-первых, способностью образовывать слизистые чехлы и колониальную слизь, во-вторых, наличием внеклеточных органи- ческих выделений” (с. 29). Это способствует обра- зованию ассоциаций водорослей родов Pandorina, Chlamydomonas, Chlorella, Spirulina, Dunaliella c бакте- риями Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium, Achromobacter, Bacillus, Chromobacterium, Sarcina, Vibrio, Micrococcus, Rhodococcus и другими. 5. Бактерии – бактерии. Приведены интересные примеры ассоциаций бактерий. Так, установлены ассоциации бактерий, разлагающих целлюлозу, и азотфиксаторов. Acinetobacter часто ассоциирован с микрококком и дрожжами Candida. Синтрофной ассоциацией является Methanobacterium omelian- skii – ранее это считалось чистой монокультурой метаногенов. Выявлен микробный биоценоз гипер- соленых озер, в который входят галофильные и галотолерантные бактерии, причем галофильные бактерии делятся со своими партнерами осмопро- текторами. Во второй главе “Модельные функциональ- ные системы биоценозов” (с. 46) рассмотрены три защитных системы во взаимодействиях про- и эукариотических микроорганизмов, причем для всех трех защитных систем обнаружены механизмы их преодоления, которые присущи некоторым из водных микроорганизмов. Авторы подробно изучили систему “лизоцим- антилизоцим”. Показано, что лизоцимной активно- стью обладает очень высокая для изолятов многих групп организмов – Ciliophora, Sarcomastigophora, Streptococcaceae, Micrococcaceae, Bacillaceae, и дру- гие. Этой активностью обладают более 40 % изолятов Chlorophyta и более 20 % изолятов Cyanophyta (с. 48). Вместе с тем у многих организмов выявлена антили- Page 2 Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008 85 зоцимная активность – прежде всего у патогенных, условно-патогенных и сапрофитных микроорганиз- мов, например у энтеробактерий, аэромонад, ста- филококков. Антилизоцимная активность найдена у почти 90 % изолятов Enterobacteriaceae, более 70 % изолятов Pseudomonaceae, около 50 % изоля- Pseudomonaceae, около 50 % изоля- тов Cyanophyta, более 40 % Chlamidobacteriaceae, у многих других групп организмов (с. 50). В работах О.В. Бухарина разработано представление о том, что биологическая целесообразность антилизо- цимного фактора в условиях инфекционной пато- логии состоит в защите пептидогликанового поли- мера прокариот от воздействия лизоцима. Авторы детально изучили формы микроорганизмов, имею- щие лизоцимную активность (ЛА) и обладающие антилизоцимной активностью (АЛА). Ими получен большой экспериментальный материал о присут- ствии и численности ЛА- и АЛА-форм в ассоциаци- ях “бактерия – бактерия”, “водоросль – водоросль”, “водоросль – бактерия”, “простейшие – водоросль”, “простейшие – бактерии”. Авторы обнаружили, что лизоцим- антилизоцимные взаимодействия важны для выжи- вания бактерий не только в воде природных экоси- стем, но и в питьевой воде. Формирование симбио- тических связей бактерий с простейшими и водо- рослями имеет большое значение для качества питьевой воды, поскольку бактерии могут успешно преодолевать барьер фильтрационных сооруже- ний, находясь в слизистых чехлах водорослей или в фагосомах простейших (с. 74). Авторы сформулиро- вали тезис о трояком значении системы “лизоцим- антилизоцим”: обеспечение жизнедеятельности биоценоза, механизм выживания, регуляция гете- рогенности микробных популяций (с. 76). Вторая система, важная для формирования ассоциативных связей – функциональная связка “гистоны эукариот – антигистоновая активность прокариот” (с. 77–90). В 1992 г. О.В. Бухарин описал способность бактерий инактивировать бактери- цидный эффект гистонов эукариотических клеток. В книге на стр. 84–90 описаны опыты, доказывающие роль антигистоновой активности бактерий в фор- мировании ассоциативных связей с простейшими. Третья система – “перекись водорода водорос- лей – каталазная активность бактерий” (с. 90–97). Cерия оригинальных опытов по сокультивирова- ерия оригинальных опытов по сокультивирова- нию водорослей с каталазными и безкаталазными штаммами кишечной палочки показала, что высо- кая жизнеспособность (выживаемость) была харак- терна для штаммов с высоким уровнем каталазной активности. На этой основе авторы полагают, что “штаммы бактерий-ассоциантов водорослей с высо- ким и средним уровнем исследуемого признака могут выступать в роли симбионтов (резидентных штаммов), тогда как остальные – рассматривать- ся как случайная (транзисторная) бактериофлора” (с. 94). Следующая, третья глава посвящена регуляции межмикробных отношений симбионтов. Первый из двух разделов этой главы излагает новые интерес- ные данные о влиянии аутоиндукторов анабио- за на симбиотические отношения гидробионтов (с. 98–105). Среди экзометаболитов водорослей идентифицировано более 300 веществ. Из них 10–40 % участвуют в регуляции микробных попу- ляций, обитающих вокруг водорослевых клеток в их фикосфере. Выявлены конкретные вещества, участвующие в ауторегуляции роста и развития популяций микроорганизмов. К ним относятся аутоиндукторы анабиоза (алкилоксибензолы, АОБ, факторы d1, фd1) и аутоиндукторы аутолиза (свобод- ные ненасыщенные жирные кислоты, СНЖК, факто- ры d2, фd2). Обе группы ауторегуляторов обладают мембранотропным действием. По некоторым дан- ным, факторы первой группы увеличивают микро- вязкость биомембран, а факторы второй группы, наоборот, повышают степень текучести липидной составляющей биомембран. По некоторым пред- ставлениям, кооперативное действие фd1 и фd2 (соотношение фd1 и фd2) представляет собой ауто- регуляторный механизм и эндогенную причину смены стадий развития и метаболических превра- щений в популяциях микроорганизмов (обзор см. на с. 99). Авторы подробно изучили роль АОБ (на примере химического аналога ауторегуляторного фактора d1 бактерий, С12-АОБ) в регуляции меж- микробных взаимодействий в альгобактериальных ассоциациях хлорококковой водоросли Coelastrum microporum и сопутствующих ей бактериальных симбионтов. Из проведенных опытов вытекает предположение, что бактерии-спутники оказывают защитный (протективный) эффект и способствуют устойчивости ассоциативной культуры водоросли к действию АОБ (с.100). В другом разделе этой главы авторы описы- вают новые интересные данные о ингибировании роста условно-патогенных бактерий под действием клеточных экстрактов ряда культур водорослей (в том числе Scenedesmus obliquus, Chlorella sp., Chlamydomonas reinhardii, представителей родов Pediastrum, Chlorococcum и др.). Было обнаруже- , Chlorococcum и др.). Было обнаруже- Chlorococcum и др.). Было обнаруже- и др.). Было обнаруже- но ингибирование роста тест-штаммов Escherichia coli, Klebsiella ozaenae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (с. 108–109). Поэтому прак- aureus (с. 108–109). Поэтому прак- (с. 108–109). Поэтому прак- тическую пользу может принести использование исследованных культур микроводорослей для доо- чистки сточных и загрязненных вод. В последней, четвертой главе (с. 111 и далее) проанализирован исключительно важный для практики вопрос об использовании микробных биоценозов для биоиндикации и мониторинга экологического состояния водоемов. Рассмотрены исключительно важные для практики методы микробиологической индикации состояния водо- емов. Среди этих методов – определение общего Page 3 Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008 86 микробного числа (ОМЧ), анализ и оценка сапроб- ности, метод сапробной валентности, биологи- ческая оценка качества воды с использованием санитарно-показательных микроорганизмов (СПМ). Отдельный раздел посвящен микробным биоцено- зам как инструментам экологического мониторинга водной среды (с. 124–126). Предложено для выяв- ления экологического неблагополучия в водое- ме использовать анализ биоценотических связей гидробионтов на примере симбиотических взаимо- действий. Авторы установили, что для улавливания изменений в водоемах информативным параметром является лизоцимная и антилизоцимная активность гидробионтов (микроводорослей). Персистентные показатели микрофлоры – антилизоцимная, анти- комплементарная и антиинтерфероновая актив- ности ЛКП (лактозопозитивных кишечных палочек) могут служить маркерами санитарного неблагопо- лучия водоема, для выявления свежего фекального загрязнения, а также при оценке качества питьевых вод и выборе способа обеззараживания при водо- подготовке. Этот подход может пригодиться при тестировании поллютантов, при расчете индексов сапробности для водорослей, оценке трофности водоема, что полезно для санитарной практики. В другом разделе сформулированы и обоснованы новые направления использования симбиотиче- ских взаимодействий водных микроорганизмов в лабораторной практике. Таковыми направлениями являются: разработка методов тестирования био- логических свойств микроорганизмов, выделение чистых (аксенических) культур микроорганизмов, подбор методов культивирования микроорганиз- мов, отбор штаммов продуцентов биологически активных веществ. В Заключении (с. 132–135) сделаны интересные выводы и обобщения. Отмечено, что “в микробном сообществе гидробионтов имеет место феномен ассоциативного симбиоза. При этом центровое зна- чение отводится организму-хозяину, вступающему в различного рода взаимодействия как с постоян- ными, так и с временными партнерами”. Отмечено также, что ассоциативный симбиоз природных водных микроорганизмов – это самоуправляющая- ся и саморегулирующаяся система, включающая особь вида-хозяина и особи видов-симбионтов (с. 132). К категории макропартнера или организма- хозяина в микробиоценозе можно отнести водо- росли или простейших, способных к эндоцитобио- зу. Большое практическое значение имеет тот факт, что в природных водных биоценозах указанные симбиозы представлены как автохтонной, так и аллохтонной микрофлорой, в состав которой вхо- дят условно-патогенные и патогенные для чело- века и животных микроорганизмы. Результатом такого симбиоза является выживание патогена во внешней среде и сохранение его вирулентности. Приведенные в книге материалы продолжают серию публикаций О.В. Бухарина и соавторов [1, 2] и закладывают базу для формирования нового научного направления – экспериментальной сим- биологии, которая обогащает спектр современных биологических дисциплин. Выявление новых сведений о связях и ассоциа- циях гидробионтов имеет большое экологическое значение, углубляет продуктивный синэкологиче- ский подход в биологии и экологии [2]. Книга содержит ценную обширную библио- графию, прекрасно иллюстрирована оригинальны- ми цветными фотографиями микроводорослей и других микроорганизмов. Безусловно, книга пред- ставляет ценный вклад в науку и принесет пользу гидробиологам, микробиологам, специалистам по экологии и санитарному состоянию водоемов и водотоков. ЛИТЕРАТУРА 1.Бухарин О. В. Персистенция патогенных бактерий. –М.: Медицина, 1999. – 367 с. 2.Бухарин О.В., Лобакова Е.С., Немцева Н.В., Черкасов С.В. Ассоциативный симбиоз. – Екатеринбург: УрО РАН,2007. – 264 с.