本文關(guān)鍵詞：莫高窟空氣細(xì)菌多樣性及壁畫病害微生物研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《蘭州大學(xué)》 2015年

莫高窟空氣細(xì)菌多樣性及壁畫病害微生物研究

馬燕天  

【摘要】：在人類進(jìn)化的漫長歷史中,人們靠著自身的勤勞和智慧不斷的改善自己的生存環(huán)境,在這過程中生產(chǎn)并遺存了數(shù)量眾多、內(nèi)容豐富的文化遺產(chǎn)。這些珍貴的文物真實(shí)的反映了人類當(dāng)時(shí)的聰明智慧與生存環(huán)境,具有重要的研究價(jià)值,是全人類的共同財(cái)富。然而,長期以來許多的文物遺產(chǎn)一直受到各種物理的、化學(xué)的和生物因素的腐蝕破壞,人們?cè)谖奈锉Ｗo(hù)研究中克服困難,取得了較大的成就,成功的保護(hù)了許多珍貴文物。近年來,生物因素逐漸受到人們的重視,生物腐蝕研究也成為文物保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。任何生物的存活都需要從外界獲取能源,就會(huì)不可避免的威脅到文化遺產(chǎn)的安全,而且生物體都不是孤立存在的,而是在一定的生態(tài)環(huán)境中與其他的生物及非生物體產(chǎn)生直接或者間接的聯(lián)系,這就使得文化遺產(chǎn)生物腐蝕的研究比較困難,需要系統(tǒng)性的研究生物腐蝕的機(jī)理與對(duì)應(yīng)的防治體系。敦煌莫高窟以其悠久的歷史、豐富的文化內(nèi)涵而享譽(yù)海外,其中豐富多彩的精美壁畫和美輪美奐的塑像更是讓人們嘆為觀止。但莫高窟存在病害仍然非常嚴(yán)重,包括長期的風(fēng)沙侵蝕、鹽害與生物腐蝕等�？諝馐俏⑸镞w移的重要載體,能夠運(yùn)送各類微生物附著在壁畫表面,這些微生物具有腐蝕破壞壁畫的潛力。本實(shí)驗(yàn)首先選擇莫高窟區(qū)典型的微環(huán)境作為采樣點(diǎn),監(jiān)測(cè)這些環(huán)境中的微生物動(dòng)態(tài)變化,同時(shí)考慮不同的管理措施和游客對(duì)空氣微生物的影響,為洞窟保護(hù)與旅游管理提供參考。其次,為了分析壁畫表面微生物的來源,從壁畫的表面、內(nèi)部和空氣浮塵采樣,分析其中的微生物群落特點(diǎn),比較樣品間的異同,建立空氣微生物與壁畫之間的聯(lián)系。再次,由于壁畫本身的性質(zhì)不同,為了分析不同壁畫表面微生物分布的特點(diǎn),從酥堿壁畫、不同顏料的壁畫、不同歷史年代的壁畫上采樣,以期獲得較為詳盡的微生物分布特點(diǎn),為壁畫保護(hù)的微生物研究奠定基礎(chǔ),為生物防治提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。本研究的第一部分為敦煌莫高窟窟區(qū)空氣細(xì)菌多樣性研究,真菌多樣性研究由其他人員負(fù)責(zé),故本研究只就細(xì)菌研究部分論述。本實(shí)驗(yàn)中采用了國產(chǎn)的Andersen FA-1型空氣微生物采樣器采樣,采樣時(shí)間從2008年9月至2009年8月每月上旬采樣一次,采樣地點(diǎn)分別為完全開放參觀的洞窟環(huán)境(0C),間接性開放的洞窟環(huán)境(SC),完全封閉保護(hù)的洞窟(CC)和窟外開放環(huán)境(OD)。本實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果如下：(1)莫高窟窟區(qū)空氣中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量在(0.1-3.8)×103CFU/m3之間。莫高窟空氣中可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化,主要為夏、秋季高(5-10月),冬、春季低(11-4月)。(2)莫高窟的完全開放洞窟和完全封閉洞窟中空氣可培養(yǎng)細(xì)菌的平均數(shù)量高于間接性開放洞窟和窟外檢票入口處；空氣中細(xì)菌微粒的主要直徑分布在空氣采樣器的一級(jí)(8μm)、三級(jí)(2.1-3.3μm)、四級(jí)(3.3-4.7gm)和五級(jí)(1.0-2.0μm)。(3)本研究共得到了48種細(xì)菌的序列類型,隸屬于19個(gè)不同的細(xì)菌屬。優(yōu)勢(shì)類群及所占比例依次為詹森菌屬(Janthinobacterium)14.91%、假單胞菌屬(Pseudomonas)13.40%、芽孢桿菌屬(Bacillus)11.25%、鞘胺醇單孢菌屬(Sphingomonas)11.21%、微球菌屬(Micrococcus)10.31%、微桿菌屬(Micrdbacterium)6.92%、柄桿菌屬(Caulobacter)6.31%及玫瑰單孢菌屬(Roseomonas)5.85%。(4)各個(gè)細(xì)菌的種屬在空氣采樣器中的截留直徑差異較大,在采樣器的各個(gè)級(jí)層中的分布具有特異性。如果從主要的優(yōu)勢(shì)種屬來分析,采樣器第一級(jí)主要為詹森菌屬(Janthinobacterium)和芽孢桿菌屬(Bacillus)；第二級(jí)層中主要為詹森菌屬(Janthinobacterium)和假單孢菌屬(Pseudomonas);在第三、四級(jí)層中的優(yōu)勢(shì)菌屬比較相似,都為詹森菌屬(Janthinobacterium)和假單胞菌屬(Pseudomonas);在第五級(jí)主要為詹森菌屬(Janthinobacterium);第六級(jí)層中的優(yōu)勢(shì)菌屬為微球菌屬(Micrococcus)。(5)環(huán)境溫度(包括太陽輻射強(qiáng)度、地表溫度、氣溫等參數(shù))、相對(duì)濕度和人類活動(dòng)(游客)是影響空氣中可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量和群落組成的主要因素�？諝庵屑�(xì)菌數(shù)量與溫度、相對(duì)濕度、及游客數(shù)量之間存在明顯的相關(guān)性；在窟外開放環(huán)境和一些體積較小的洞窟中,空氣中可培養(yǎng)的細(xì)菌濃度與環(huán)境溫度具有明顯的正向相關(guān)性,而降雨和空氣相對(duì)濕度則具有明顯的負(fù)向相關(guān)性。游客數(shù)量對(duì)莫高窟空氣中細(xì)菌的影響具有明顯的閾值,超過閾值的游客數(shù)量會(huì)對(duì)空氣細(xì)菌類群的數(shù)量和種類組成產(chǎn)生明顯的影響。本研究的第二部分首先進(jìn)行了壁畫表面微生物來源的分析實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)分別從洞窟壁畫跟部的灰塵、壁畫顏料表面、壁畫顏料脫落后的地仗層采樣,分別代表了洞窟環(huán)境中空氣中灰塵、壁畫表面顏料和壁畫基質(zhì)材料,分析其中的微生物群落特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),在壁畫表面的微生物中,一部分來自于壁畫材料本身,包括一些土壤中常見的微生物,如Paenibacillus、Tumebacillus、Halothermothrix、 Gracilimonas、Alternaria、Cladosporium等,另一部分則具有空氣來源的背景,如Chaetomium、Trichococcus、Cryptococcus、Phoma等,表明空氣微生物與壁畫表面的微生物存在著直接的聯(lián)系。本研究還對(duì)不同壁畫表面的微生物進(jìn)行了分析,包括了嚴(yán)重酥堿的壁畫、不同顏色顏料壁畫和不同歷史年代的壁畫。實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果如下：(1)在莫高窟壁畫表面,普遍存在的細(xì)菌類群包括Alphaproteobacteria,Gammaproteobacterium, Bacillus,Planococcus;普遍存在的真菌包括Cladosporium,Penicillium。(2)在時(shí)間分布上,Thermoanaerobacteraceae和Gammaproteobacterium由遠(yuǎn)到近逐漸增多,而Alternaria逐漸減少。(3)在空間分布上,Azospirillum隨著層位升高而增多,Filobasidiales,Eurotium, Aspergillus同樣升高。(4)與壁畫酥堿緊密相關(guān)的細(xì)菌包括Shigella, Peptostreptococcaceae,Shewanella和Aerococcus;真菌為Trichoderma。這些菌屬與人類活動(dòng)關(guān)系密切,Trichoderma為主要的植物病原菌。(5)不同顏料代表了不同的金屬元素含量,以顏料表面生長的微生物類群數(shù)量表征金屬顏料毒性,紅色(Pb304)的生物毒性最大,黑色(Pb02)次之,藍(lán)色(Cu2+)最弱。(6)莫高窟壁畫中微生物以異養(yǎng)微生物為主,并不屬于寡營養(yǎng)環(huán)境條件。壁畫表面微生物群落的形成過程不依賴于自養(yǎng)微生物提供基礎(chǔ)營養(yǎng)和生態(tài)位。(7)限制壁畫表面微生物生長的關(guān)鍵因素是水分而不是有機(jī)質(zhì)含量,因此微生物腐蝕壁畫的機(jī)制不包括生物膜的形成。上述結(jié)果表明,莫高窟壁畫上參與生物腐蝕的微生物來源廣泛,種類較多,并且與壁畫自身的性質(zhì)緊密相關(guān)�？諝馕⑸锛仁潜诋嬑⑸锏膩碓粗�,也是壁畫微生物的歸處之一,在洞窟環(huán)境中檢測(cè)空氣微生物可以監(jiān)控壁畫病害的發(fā)生,具有重要的預(yù)警作用。沙塵是空氣微生物的主要載體,應(yīng)當(dāng)采用適宜的方式阻擋空氣沙塵進(jìn)入洞窟,但在空氣質(zhì)量良好的情況下需要打開洞窟,促進(jìn)空氣流通,有利于稀釋洞窟內(nèi)空氣中的微生物。游客數(shù)量對(duì)空氣微生物影響較大,應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同洞窟的特點(diǎn)確定每個(gè)洞窟的游客承載量,限制游客數(shù)量,以維持洞窟中穩(wěn)定的氣候條件。本研究的初步成果將有利于莫高窟文物保護(hù)生物學(xué)研究的進(jìn)步,并為開展進(jìn)一步的深入研究奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：K879.41;Q938
【目錄】：

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8 牛世全;景彩虹;廖世齊;達(dá)文燕;胡磊;楊建文;朱學(xué)泰;韓建山;程曉;;河西走廊鹽堿土細(xì)菌種群多樣性的16S rDNA文庫研究[A];第四屆全國微生物資源學(xué)術(shù)暨國家微生物資源平臺(tái)運(yùn)行服務(wù)研討會(huì)論文集[C];2012年

9 艾尼江·爾斯曼;瑪麗帕·吐達(dá)洪;馬麗艷木·阿木東;卡依爾·玉素甫;艾爾肯·熱合曼;;新疆尉犁縣Bozkol廢棄古村落土壤可培養(yǎng)細(xì)菌的多樣性分析[A];第三屆全國微生物資源學(xué)術(shù)暨國家微生物資源平臺(tái)運(yùn)行服務(wù)研討會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

10 曾胤新;鄭天凌;;采用細(xì)胞脂肪酸組分分析與16S rDNA序列分析對(duì)極地海洋細(xì)菌多樣性的比較研究[A];2008年中國微生物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張國政;南海西部海域沉積物細(xì)菌多樣性的初步研究[D];廈門大學(xué);2009年

2 岳君;冰川前沿土壤中細(xì)菌多樣性及其與土壤理化性質(zhì)關(guān)系研究[D];蘭州大學(xué);2010年

3 張艷;山東近岸海域水體細(xì)菌多樣性研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

4 單瑋;模擬土壤環(huán)境對(duì)土壤可培養(yǎng)細(xì)菌多樣性的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

5 鄧偉;云南有色金屬礦山細(xì)菌多樣性的非培養(yǎng)分析[D];昆明理工大學(xué);2012年

6 賈芳芳;黃河三角洲土壤細(xì)菌多樣性分析及嗜鹽細(xì)菌的分離鑒定[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

7 張紅輝;典型巖溶區(qū)土壤細(xì)菌多樣性與碳酸酐酶活性及基因克隆研究[D];華中科技大學(xué);2013年

8 朱國鋒;鄱陽湖南湖區(qū)細(xì)菌的16SrDNA多樣性研究[D];南昌大學(xué);2008年

9 宋洪寧;東平湖沉積物細(xì)菌多樣性分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

10 張銳;南極阿德雷島沉積物細(xì)菌多樣性及環(huán)境意義[D];國家海洋局第三海洋研究所;2003年

  本文關(guān)鍵詞：莫高窟空氣細(xì)菌多樣性及壁畫病害微生物研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：188332