Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Микробиота почвы

Определение: Если каждой паре независимых друг от друга чисел (х, у) из некоторого множества по какому - либо правилу ставится в соответствие одно или несколько значений переменной z, то переменная z называется функцией двух переменных.

z = f(x, y)

 

Определение: Если паре чисел (х, у) соответствует одно значение z, то функция называется однозначной, а если более одного, то – многозначной.

 

Определение: Областью определения функции z называется совокупность пар (х, у), при которых функция z существует.

 

Определение: Окрестностью точки М00, у0) радиуса r называется совокупность всех точек (х, у), которые удовлетворяют условию .

 

Определение: Число А называется пределом функции f(x, y) при стремлении точки М(х, у) к точке М00, у0), если для каждого числа e > 0 найдется такое число r >0, что для любой точки М(х, у), для которых верно условие

также верно и условие .

Записывают:

 

Определение: Пусть точка М00, у0) принадлежит области определения функции f(x, y). Тогда функция z = f(x, y) называется непрерывной в точке М00, у0), если

(1)

причем точка М(х, у) стремится к точке М00, у0) произвольным образом.

 

Если в какой – либо точке условие (1) не выполняется, то эта точка называется точкой разрыва функции f(x, y). Это может быть в следующих случаях:

1) Функция z = f(x, y) не определена в точке М00, у0).

2) Не существует предел .

3) Этот предел существует, но он не равен f(x0, y0).

 

Свойство. Если функция f(x, y, …) определена и непрерывна в замкнутой и

ограниченной области D, то в этой области найдется по крайней мере одна точка

N(x0, y0, …), такая, что для остальных точек верно неравенство

f(x0, y0, …) ³ f(x, y, …)

а также точка N1(x01, y01, …), такая, что для всех остальных точек верно неравенство

f(x01, y01, …) £ f(x, y, …)

тогда f(x0, y0, …) = M – наибольшее значение функции, а f(x01, y01, …) = m – наименьшее значение функции f(x, y, …) в области D.

Непрерывная функция в замкнутой и ограниченной области D достигает по крайней мере один раз наибольшего значения и один раз наименьшего.

 

Свойство. Если функция f(x, y, …) определена и непрерывна в замкнутой ограниченной области D, а M и m – соответственно наибольшее и наименьшее значения функции в этой области, то для любой точки m Î [m, M] существует точка

N0(x0, y0, …) такая, что f(x0, y0, …) = m.

 

Проще говоря, непрерывная функция принимает в области D все промежуточные значения между M и m. Следствием этого свойства может служить заключение, что если числа M и m разных знаков, то в области D функция по крайней мере один раз обращается в ноль.

 

Свойство. Функция f(x, y, …), непрерывная в замкнутой ограниченной области D, ограничена в этой области, если существует такое число К, что для всех точек области верно неравенство .

 

Свойство. Если функция f(x, y, …) определена и непрерывна в замкнутой ограниченной области D, то она равномерно непрерывна в этой области, т.е. для любого положительного числа e существует такое число D > 0, что для любых двух точек (х1, y1) и (х2, у2) области, находящихся на расстоянии, меньшем D, выполнено неравенство

 

Приведенные выше свойства аналогичны свойствам функций одной переменной, непрерывных на отрезке. См. Свойства функций, непрерывных на отрезке.

 

 

Производные и дифференциалы функций

нескольких переменных.

 

Определение. Пусть в некоторой области задана функция z = f(x, y). Возьмем произвольную точку М(х, у) и зададим приращение Dх к переменной х. Тогда величина Dxz = f(x + Dx, y) – f(x, y) называется частным приращением функции по х.

 

Можно записать

.

 

 

Тогда называется частной производной функции z = f(x, y) по х.

Обозначение:

 

Аналогично определяется частная производная функции по у.

 

Геометрическим смыслом частной производной (допустим ) является тангенс угла наклона касательной, проведенной в точке N0(x0, y0, z0) к сечению поверхности плоскостью у = у0.

 

 

Полное приращение и полный дифференциал.

Определение. Для функции f(x, y) выражение Dz = f(x + Dx, y + Dy) – f(x, y) называется полным приращением.

 

Если функция f(x, y) имеет непрерывные частные производные, то

Применим теорему Лагранжа (см. Теорема Лагранжа.) к выражениям, стоящим в квадратных скобках.

здесь

 

Тогда получаем

 

Т.к. частные производные непрерывны, то можно записать равенства:

 

Определение. Выражение называется полным приращением функции f(x, y) в некоторой точке (х, у), где a1 и a2 – бесконечно малые функции при Dх ® 0 и Dу ® 0 соответственно.

Определение: Полным дифференциалом функции z = f(x, y) называется главная линейная относительно Dх и Dу приращения функции Dz в точке (х, у).

 

Для функции произвольного числа переменных:

 

Пример. Найти полный дифференциал функции .

 

 

 

 

Пример. Найти полный дифференциал функции

 

 

 

Геометрический смысл полного дифференциала.

Касательная плоскость и нормаль к поверхности.

 

 

нормаль

 

N

j N0

 

касательная плоскость

 

 

Пусть N и N0 – точки данной поверхности. Проведем прямую NN0. Плоскость, которая проходит через точку N0, называется касательной плоскостью к поверхности, если угол между секущей NN0 и этой плоскостью стремится к нулю, когда стремится к нулю расстояние NN0.

 

Определение. Нормалью к поверхности в точке N0 называется прямая, проходящая через точку N0 перпендикулярно касательной плоскости к этой поверхности.

 

В какой – либо точке поверхность имеет, либо только одну касательную плоскость, либо не имеет ее вовсе.

 

Если поверхность задана уравнением z = f(x, y), где f(x, y) – функция, дифференцируемая в точке М00, у0), касательная плоскость в точке N0(x0,y0,(x0,y0)) существует и имеет уравнение:

.

 

Уравнение нормали к поверхности в этой точке:

Геометрическим смыслом полного дифференциала функции двух переменных f(x, y) в точке (х0, у0) является приращение аппликаты (координаты z) касательной плоскости к поверхности при переходе от точки (х0, у0) к точке (х0+Dх, у0+Dу).

Как видно, геометрический смысл полного дифференциала функции двух переменных является пространственным аналогом геометрического смысла дифференциала функции одной переменной.

 

Пример. Найти уравнения касательной плоскости и нормали к поверхности

в точке М(1, 1, 1).

 

 

Уравнение касательной плоскости:

 

Уравнение нормали:

 

Почва обильно населена микроорганизмами. В почве они находят все условия, необходимые для их развития: питательные вещества, влагу, достаточную аэрацию, защиту от прямых солнечных лучей и высушивания.

Деятельность микробов играет большую роль в формировании почвы, в создании ее плодородия. Различные почвенные микроорганизмы, последовательно сменяя друг друга, осуществляют в почве разнообразные превращения органических и минеральных веществ, определяющие круговорот веществ в природе. Они разлагают растительные и животные остатки в почве и превращают их в гумус, а также минерализуют органические вещества. Под влиянием микроорганизмов происходит синтез новых органических веществ в почве, изменяется ее структура, кислотность. При участии микроорганизмов происходят процессы самоочищения почвы.

Количественный и качественный состав микробиоты различных почв значительно колеблется в зависимости от химического состава почвы, ее физических свойств, структуры, реакции, окислительно-восстановительного потенциала, влагоемкости, степени аэрации. Существенно влияют также климатические условия, время года, степень освоения и способы сельскохозяйственной обработки почвы, характер растительного покрова, степень загрязнения отходами хозяйственной деятельности человека и многие другие факторы.

Количество микроорганизмов в почве измеряется от сотен до десятков миллионов КОЕ в 1 грамме. Численный состав микроорганизмов почв отличается большой динамичностью. Даже за относительно короткие промежутки времени число микроорганизмов в почве может значительно меняться. Наибольшее количество микроорганизмов содержится в почвах южных регионов. По мере перехода от более теплого южного климата к холодному северному уменьшается и количество микроорганизмов в почве.

Плотность микробиоты особенно высока в черноземных, каштановых почвах, хорошо удобряемых сероземах. Например, в северных подзолах осенью содержится около 2×106 КОЕ/г, а в каштановых степных почвах в это же время года более 40×106 КОЕ/г. В 1 грамме плодородной почвы обычно содержится несколько миллионов бактерий и до миллиона спор мицелиальных грибов.

Неодинаково распространены микроорганизмы и по горизонтам почвы. Меньше всего их содержится обычно в самом поверхностном, толщиной всего несколько миллиметров, слое почвы, где микроорганизмы подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушиванию. Особенно обильно населен микроорганизмами слой почвы на глубине от 5 до 15 см. В этом горизонте на 1 акре (это приблизительно 0,4 га) может содержаться до 2-х тонн микробной биомассы.

По мере углубления число микроорганизмов сокращается. На глубине в 25 см количество их в 10-20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1-2 см. На глубине более 1,5 м встречаются лишь единичные особи. Меняется с глубиной и качественный состав микробиоты. В верхних слоях почвы, содержащих в большом количестве остатки растительных и животных тканей, а также подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные организмы, которые способны разлагать сложные органические соединения. Чем глубже почвенные горизонты, тем беднее они органическими веществами, доступ воздуха в них затруднен, поэтому здесь преобладают анаэробные микроорганизмы.

Микробиота почвы представлена разнообразными видами бактерий, актиномицетов, грибов, простейших. В меньшей степени в почве содержатся дрожжи, водоросли, вирусы. На активность микроорганизмов и формирование их сообществ в почве влияет ряд природных, абиотических и биотических факторов, а также антропогенные факторы.

К постоянным обитателям почвы относятся спорообразующие гнилостные бактерии; из аэробов чаще встречаются Bacillus mycoides, Bacillus mesentericus, Bacillus megaterium, из анаэробов - Clostridium perfringens, Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum. В почве обитают маслянокислые, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие бактерии, бактерии разлагающие клетчатку. Наряду с сапротрофными микроорганизмами в почве могут встречаться и патогенные микроорганизмы, преимущественно спорообразующие бактерии, например, возбудители столбняка, газовой гангрены, пищевого отравления – ботулизма и др.

Загрязнение почвы патогенными микроорганизмами. Почва постоянно загрязняется различными отходами жизнедеятельности людей, выделениями человека и животных, мертвыми тканями растений и животных. С этими загрязнениями в почву попадают патогенные микроорганизмы – возбудители инфекционных заболеваний.

Попадая в почву, значительная часть патогенных микроорганизмов, не образующих спор, погибает. Продолжительность выживания в почве возбудителей кишечных инфекций (например, дизентерии – Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei, брюшного тифа – Salmonella typhi, холеры – Vibrio cholerae, чумы – Yersinia pestis, бруцеллеза – Brucella abortus, Brucella suis, Brucella ovis, туляремии – Francisella tularensis, туберкулеза – Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis) широко варьирует и составляет от нескольких часов до нескольких месяцев. Значительно дольше сохраняются в почве спорообразующие патогенные бактерии, например споры возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis, возбудители столбняка Clostridium tetani, газовой гангрены Clostridium perfringens, ботулизма Clostridium botulinum. Их споры могут сохраняться в почве десятки, сотни и даже тысячи лет, особенно в высушенном состоянии и при низкой температуре (известно, что при раскопках римских гробниц и египетских мумий через 1800 лет и более после захоронения археологи обнаружили жизнеспособные микроорганизмы). При наступлении благоприятных условий такие споры могут прорастать в вегетативные, активно размножающиеся клетки. Зараженные подобными микроорганизмами почвы представляют большую опасность в эпидемиологическом отношении, так как они могут явиться причиной инфицирования сырья и пищевых продуктов патогенными микроорганизмами непосредственно или через воду. Поэтому все отходы, поступающие в почву, следует обезвреживать и систематически проводить оценку санитарно-микробиологического состояния почвы и процессов ее самоочищения.

Это необходимо учитывать не только при проектировании и строительстве жилых и промышленных предприятий, но и в целях соблюдения санитарно-гигиенического режима на пищевом предприятии.

Санитарная оценка почвы. Оценка степени эпидемиологической опасности почвы приведена в санитарных правилах и нормативах «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. СанПиН 2.1.7.1287-03».

При санитарной оценке почвы учитывают результаты химического, гельминтологического и микробиологического анализов.

При микробиологическом исследовании почвы в зависимости от поставленной задачи применяют краткий или полный санитарно-микробиологический анализ. Краткий анализ почвы предусматривает определение двух микробиологических показателей: КМАФАнМ (общего количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов) и индекса бактерий группы кишечных палочек (количество бактерий данной группы в 1 г почвы). Полный анализ включает в себя определение КМАФАнМ, индекса БГКП, а также титра анаэробов, в частности Clostridium perfringens, бактерий рода Proteus, термофильных бактерий.

Показатель КМАФАнМ чистой почвы не превышает 1,5×105 КОЕ/г, в загрязненной почве он в несколько раз больше. Наличие в почве БГКП и Clostridium perfringens свидетельствует о ее фекальном загрязнении. Выявление в почве бактерий рода Proteus свидетельствует о ее загрязнении органическими веществами животного происхождения или фекалиями людей. Термофильные микроорганизмы являются показателями загрязнения почвы навозом, компостами. В чистых почвах термофилы не обнаруживаются. В табл. 3 приведены значения некоторых показателей загрязненности почвы при определении степени ее эпидемической опасности.

Оценка степени эпидемиологической опасности почвы

 

Таблица 3

 

  Категория загрязнения почвы   Индекс БГКП   Индекс энтерококков  
Чистая 1-10 1-10
Умеренно опасная 10-100 10-100
Опасная 100-1000 100-1000
Чрезвычайно опасная ≥ 1000 ≥ 1000

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | Микробиота водных источников
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 1531; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.047 сек.