Известны факты, свидетельствующие о принципиальной возможности сапрофитного существования патогенных микроорганизмов в объектах окружающей среды. Особенный интерес в этом плане вызывают возбудители инфекционных болезней, которые длительно выживают в почве и воде. Для таких инфекций утвердился термин сапрозоонозы, возбудители которых способны непрерывно переходить из окружающей среды  в организм теплокровных животных и человека, где они ведут паразитический образ жизни, и возвращаться в окружающую среду, где они функционируют как сапрофиты (Сомов, Литвин, 1988). Появляется все больше оснований считать, что эпидемические варианты возбудителей инфекций могут формироваться не только при циркуляции среди людей или теплокровных животных, но и применительно к сапронозам в объектах внешней среды, в частности в почвах. (Литвин, Пушкарева, 1994). Почва, являясь резервуаром таких возбудителей в природе, характеризуется совокупностью факторов, обеспечивающих сохранение микроорганизма как биологического вида, вне обязательной связи с эпидемическим (эпизоотическим) процессом – не только путем циркуляции среди хозяев, но и путем резервации в межэпидемические и межэпизоотические периоды.

Listeria monocytogenes, как возбудители сапрозоонозов, способны сохраняться и размножаться в различных, абсолютно контрастных по своим характеристикам экологических нишах: теплокровный организм животных и человека, растения, морские и речные гидробионты, вода (Сомов, Литвин, 1988; Гершун, 1981; Mc Lauchlin J., Gilbert R. J., 1992 ; Shaegani M. et al., 1981; Литвин, 1992; Беляков, Литвин и др., 1994). Почва  является одной из экологических ниш обитания этих бактерий (Гершун, 1988; Казаков, 1993). Механизмы адаптации и формы  существования листерий в почвенных экосистемах только в последнее время являются  объектом исследования. Одним из факторов, влияющих на существование и размножение L. monocytogenes в почвенных экосистемах, могут быть вносимые в почвы удобрения. При интенсивной химизации земледелия, когда с каждым годом применяются все большие объемы минеральных и органических удобрений,  возрастает комплексная антропогенная нагрузка на почву. В настоящее время неизвестно, какое влияние оказывают средства химизации на сохранение и размножение L. monocytogenes в почвах.

Вопрос о влиянии минеральных удобрений на биологическую активность почв в литературе освещен достаточно широко. Так, В. Г. Минеев и Е. Х. Ремпе (1990) указывают на то, что интенсивное применение удобрений изменяет микробиологические ценозы в почве и определенным образом влияет на размножение и деятельность почвенной микрофлоры.

Некоторые авторы отмечают существенное увеличение биогенности и интенсивности микробиологических процессов в почве при внесении навоза, основных видов минеральных удобрений (NPK), извести (Миненко, 1981; Джанаев, Фарниев, 1980; Кузнецов, Халитова, 1981; Щапова, 1994). Данные литературы о влиянии удобрений на микрофлору почв носят противоречивый характер. Одни авторы считают, что внесение минеральных удобрений увеличивает биогенность почв (Стрельников В. Н. с сотр., 1981). Другие отмечают угнетающее их воздействие на почвенные бактерии (Кубарева Л. С., 1980; Ширская Г. М. С сотр., 1982). Есть мнение, что снижение численности микроорганизмов при длительном применении минеральных удобрений происходит за счет уменьшения численности неспороносных форм бактерий и актиномицетов (Е. Н. Мишустин, Перцовская М. И., 1979).

Представляло интерес выяснить, могут ли влиять удобрения, вносимые в почву, на размножение L. monocytogenes в почвенных экосистемах в условиях разных температур (4-60С и 18-200С). 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе изучали образцы бурой лесной и бурой отбеленной почв (Приморский край), отобранные из верхнего (0-10 см) горизонта, в которые вносили три вида удобрений: азотное – CO(NH2)2, фосфорное – Na2HPO4, калийное – K2CO3. В качестве объектов исследования использовали штаммы Listeria monocytogenes (А, К, 10CN и П), которые были типичными по своим культуральным, серологическим и биохимическим свойствам. Штаммы бактерий получены из Всероссийского государственного контрольного института ветпрепаратов, г. Москва.

Для постановки эксперимента были приготовлены стерильные среды с двумя вышеназванными  типами почв без удобрений и с удобрениями. Предварительно из этих почв готовили почвенную взвесь из расчета 1 грамм почвы на 100 мл дистиллированной воды, а также удобрений взятых из расчета 2 грамма на 1 литр дистиллированной воды.

В приготовленные среды вносили культуральную взвесь исследуемых бактерий в количестве 103 КОЕ/ 0,1 мл ( КОЕ – колонии образующие единицы). Культивирование проводили при температуре 4-60С и 18-200С. Для данного опыта было приготовлено 2 среды без удобрений и 24 среды с удобрениями, 12 из которых культивировали при 4-60С, а 12 – при 18-200С. Высев производили с периодичностью 1 раз в двое суток на дрожжевой агар с 0,1% глюкозой с добавлением трипофлавина (0,2 мл 10 % водный р-ра трипофлавина на 100 мл среды)  и налидиксовой кислоты (40 мг на 100 мл среды).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе работы была исследована динамика размножения листерий в разных типах почв  на фоне отсутствия удобрений. В результате проведенных исследований было установлено, что рост и размножение L. monocytogenes в различных почвах зависит как от типа исследуемых почв, так и от биологических свойств бактерий на уровне штамма.

По степени положительного влияния на рост и размножение большинства исследуемых штаммов листерий (шт. А, П, 10CN) из взятых в эксперимент почв можно отметить бурую отбеленную почву. При этом размножение L. monocytogenes в этой почве  достигало значений  4,2 lg, а в бурой лесной почве уже на 3-и сутки отмечалась гибель бактерий (до 0 lg). Исключение составил штамм К, который лучше размножался в бурой лесной почве (5,4 lg), по сравнению с бурой отбеленной почвой (2 lg) (рис.1).

На втором этапе наших исследований изучали влияние внесенных в почвы минеральных удобрений на размножение листерий. Известно положительное влияние умеренных доз минеральных удобрений на питательный режим почвы, ее агрохимические свойства. При этом увеличивается численность различных групп почвенных микроорганизмов, повышается ферментативная активность почвы и интенсивность продуцирования почвенной углекислоты (Минеев В. Г., Ремпе Е. Х., 1990).

В результате экспериментальных исследований было установлено, что вносимые в почву удобрения оказывают непосредственное влияние на рост и размножение листерий. Так, внесение минеральных удобрений в бурую лесную почву способствовало увеличению m-концентрации кривой роста  исследуемых бактерий на 3-4 lg по сравнению с почвой, не содержащей удобрений. Очевидно, что в данном случае значительную роль играет кислотность среды  этого типа почв, которая имеет низкие значения для размножения листерий - 5,85 (оптимальным для  роста листерий являются рН 7,4-8). Дополнительное внесение удобрений в эту почву увеличивает рН среды до оптимальных значений для роста  исследуемых бактерий. Для бурой отбеленной почвы показатели m-концентрации были несколько ниже 2-2,5 lg, очевидно за счет того, что  эти почвы имеют рН среды более щелочную (7,36) и близкую к оптимальным для роста листерий, по сравнению с бурыми лесными почвами.

Следует отметить, что различные виды удобрений оказывают разный стимулирующий эффект на размножение листерий. Так, L. monocytogenes шт. 10СN преимущественно размножались в присутствии фосфорного удобрения и мочевины (6,5-6,8 lg соответственно), а в присутствии калийного удобрения рост бактерий достигал  4,1 lg.  Относительно штамма П L. monocytogenes были получены другие результаты. Так, листерии этого штамма  размножались примерно одинаково  в присутствии всех исследуемых видов удобрений (4,2- 4,6 lg) независимо от типа почв. При этом следует отметить, что выявленные закономерности характерны как для холодовых, так и для тепловых вариантов штаммов бактерий (рисунки 2-5).

Можно предположить, что внесение  в почву фосфорного удобрения и мочевины положительно сказывается на росте и размножении листерий, поскольку при этом выдерживаются оптимальные значения рН для размножения этих бактерий (7,2-7,4). Менее благоприятно для роста листерий  присутствие калийного удобрения, сильно подщелачивающего  почву (8,08-9,97) (таблица 1).

Кроме того, известно, что внесение минеральных удобрений усиливает минерализационную деятельность микроорганизмов и приводит к разложению органического вещества почвы (Мишустин, Перцовская, 1954; Михновская, 1981; Кубарева Л. С., 1980; Щапова, 1994). В результате увеличивается количество ионов кальция и магния, что по данным И. Л. Работновой и И. Н. Позмоговой (1994) является необходимым для нормального роста любых микроорганизмов.

Следует отметить, что температура оказывала влияние на  культивирование L. monocytogenes в почвах с исследуемыми удобрениями. При этом при температуре 18-200С максимум размножения листерий (4,2 lg) регистрировался на 6-е и 10-е сутки, тогда как при температуре 4-60С только на 18 сутки (срок наблюдения) и достигало значений 0,75 - 1,5 lg (рисунки 2-5).

Таким образом, активность размножения L. monocytogenes в почвах при внесении в них удобрений зависит, прежде всего, от вида удобрения, а также от температуры среды и характеристики самих штаммов бактерий. Преимущество в этом смысле имеют бурые отбеленные почвы и внесение таких удобрений как мочевина или фосфорное удобрение, при температуре 18-200С. Результаты опыта свидетельствуют о возможности существования и размножения L. monocytogenes в  почвах с удобрениями.

Таким образом, L. monocytogenes способны существовать в разных типах почв. При этом выживаемость патогенных бактерий в почвенных экосистемах, наряду с биотическими факторами, зависит от биологических особенностей штамма, типа почв, внесенных удобрений и температуры среды. Новые подходы к изучению возбудителей сапрозоонозов способствуют усовершенствованию систем профилактических и противоэпидемических мероприятий при вызываемых ими инфекциях.

ЛИТЕРАТУРА

1.       Беляков В. Д., Литвин В. Ю. и др. Патогенные бактерии, общие для человека и растений // Патогенные бактерии в сообществах. - М., 1994. - c. 13-14.

2.       Гершун В. И. Распространение и жизнеспособность листерий в объектах внешней среды и влияние температурного фактора на их морфологические свойства. // Вопросы природной очаговости болезней. - Алма-Ата, 1981. - Вып. 12. - c. 78-89.

3.             Гершун В. И. Экология листерий и пути их циркуляции  в природном очаге. // В кн.: Экология возбудителей сапронозов. - М. - 1988. - c. 80-85.

4.             Джанаев Г. Г.,  Фарниев А. Т. Влияние удобрений на интенсивность микробиологических процессов // Изв. АН СССРСер. Биол.- 1980.- № 5.- С. 754-761.

5.       Казаков А. В. К вопросу об экологии возбудителя листериоза. // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. - 1993. - № 5. - c.113-114.

6.       Кубарева Л. С. Локальное внесение удобрений - один из путей повышения их эффективности // Бюл. ВИУА.- 1980.- № 53.- С. 3-9.

7.             КузнецовН. П., Халитова В. С. Действие удобрений на биологическую активность черноземов // Сб. научн. Тр. Вост.-Казахст. Гос. С.-х. Опытной станции.- 1981.- № 9.- С. 141-153.

8.             Литвин В. Ю. // Журн. микробиол. - 1992. - № 1. - c. 52-55

9.       Литвин В. Ю., Пушкарева В. И. О возможном механизме формирования эпидемических вариантов возбудителей сапронозов в почве или воде. // Журн. миколбиол., эпидемиол. и иммунобиол. - 1994. - № 5. - c. 89-95.

10.     Минеев В. Г., Ремпе Е. Х. Агрохимия, биология и экология почвы.- М.: Росагропромиздат, 1990.- с. 206.

11.     Миненко А. К. Действие высоких доз минеральных удобренийна биологическую активность дерново-подзолистых почв // Агрохимия.- 1981.- № 3.- С. 77-82.

12.     Мишустин Е. М., Перцовская М. И. микроорганизмы и самоочищение почвы. - М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 158 c.

13.         Мишустин Е. М., Перцовская М. И., Горбов В. А. Санитарная микробиология почвы. -М.: Наука, 1979. - c. 304.

14.         Михновская А. З. Микробиологическая характеристика черноземов Украины и ее изменение под влиянием обработки и удобрений// Черноземы СССР (Украина).- М., 1981ю- С. 125-229.

15.         Работнова И. Л., Позмогова И. Н. Некоторые вопросы общей физиологии микроорганизмов. // Жур. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. - 1994. - № 4. - c. 116-120.

16.         Сомов Г. П., Литвин В. Ю. Сапрофитизм и паразитизм патогенных бактерий: экологические аспекты. - Новосибирск: Наука Сиб. отд-ие, 1988. - 208 c.

17.         Стрельников В. Н. И др. Действие извести и высоких доз минеральных удобрений на агрохимические свойства и биологическую активность дерново-подзолистой супесчанойкислой почвы/ В. Н. Стрельников, Г. С. Бабаян, П. П. Соловьев // Агрохимия.- 1981.- № 9.- С. 87-93.

18.         Ширская Г. М. И др. Применение минеральных удобрений как один из факторов токсикоза почв в агробиоценозах / Г. М. Ширская, Г. Е. Пивоваров, Н. Ф. Гомонова // Тр. Вс. Симпозиума "Микроорганизм как компонент биогеоценоза". - Алма-Атаю- 1982.- С. 135-136.

19.         Щапова Л. Н. Микрофлора почв юга ДВ России. - Владивосток: ДВО РАН, 1994. - 186 c.

20.         Mc Lauchlin J., Gilbert R. J. The contamination of pate by L. monocytogenes in EnglandWales // Listeria 1992: 11th Int. Symp. probl. Listeriosis, Copenhgagen, 11-14 May, 1992: ISOPOL XI: Book Abstr. . - S. A., s. a. - p. 313-314. and

21.         Shaegani M., De Forge J., McGlinn D. et al. Characteristics of Yersinia enterocolitica and related species isolated from human, animal and enviromental sources // J. Clin. Microbiol. - 1981. - v. 14. № 3. - p. 304-312.

Кислотность почв.

Таблица 1.