CC BY
17
III. МИКРОБИОЛОГИЯ
Т.Г. Банзаракцаева1, А.П. Шагжина1, АЛ. Степанов2, Д.Д. Бархугмеа3
1 Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН ^Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 'Бурятский государственный университет
ПРОЦЕССЫ АЗОТФИКС АЦИИ И ДЕНИТРИФИКАЦИИ В ЩЕЛОЧНОМ ТЕРМАЛЬНОМ ИСТОЧНИКЕ ГОРЯЧИНСК
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 05-04-97215, Министерство образования и науки РФ «Биогенное мянералообразование термофильным микробным сообществом».
В термальном щелочном источнике Горячинск проведены микробиологические исследования по некоторым процессам круговорота азота и микроорганизмам, участвующим в этих процессах. Также определена биологическая активность данного источника.
T.G. Banzaraktsaeva, А.Р. Shagzhina, АХ. Stepanov, В.В. Namsaraev, D.D. Barhutova
THE PROCESSES OF NITROGENFIXATION AND DENITRIFICATION IN ALKALI THERMAL SPRING GORY ACHINSK
The some nitrogen cycle processes, C02 emission and microorganisms of nitrogen cycle processes were studied in the alkali hydrotherm GoryachinsK
Термальный источник Горячинск расположен в 2 км от озера Байкал и в 170 км от г, Улан-Удэ. Данный источник относится к азотным термам кремнистого типа и характеризуется высокой температурой воды и щелочными значениями рН. В таких экстремальных экосистемах единственным компонентом биоты являются микроорганизмы, которые проводят все биогеохимические процессы и поддерживают баланс веществ и энергии. Азот является одним из важнейших биогенных элементов, избыток или недостаток которого отражается на общей продуктивности экосистем, в частности водоемов (Кузнецов и др., 1985). Процесс трансформации азота имеет важное значение для функ-
ционирования алкалотермофильного микробного сообщества.
Целью данной работы было изучение в щелочной гидротерме процессов круговорота азота и микроорганизмов, участвующих в этих процессах.
Исследования проводились с помощью физико-химических, микробиологических и хроматографических методов.
Для проведения работы в октябре 2005 г. были отобраны в источнике Горячинск пробы воды и донных осадков на выходе термальных вод, по ручью и в пруду. В момент отбора проб температура воды варьировала от +44,5 до +5,4 °С. Значения рН достигали 9,0 (табл. 1).
Физвко-хнмнческая характеристика источника
Таблица
Проба t,°C РН М, г/л
Гор-I (выход) 44,5 9,0 0,5
Гор-3 (ручей) 44,0 8,5 0,5
Гор-4 (пруд) 5,4 7,4 0,3
Гор-5(ручей) 11,5 8Д 0,3
60
Бащаракцаева Т.Г., Шагжина А.П., Степанов А,Л., Барх\това Д.Д. ПРОЦЕССЫ АЗОТФИКСАЦИИ И ДЕНИТ-РЯФИКАЦИИ В ЩЕЛОЧНОМ ТЕРМАЛЬНОМ ИСТОЧНИКЕ ГОРЯЧИНСК
В донных осадках источника Горячинск методом предельных разведений была определена численность азотфиксаторов и денит-рификаторов (табл. 2). Количество аэробных
и анаэробных азотфиксаторов не превышало 107 кл/мл. Число денитрификаторов было в пределах 106-10* кл/мл.
Таблица 2
Численность азотфиксаторов и деннтрнфнкаторов в донных осадках, кл/мл
Проба ОМЧ Азотфиксаторы Денитриф икатор ы
Гор-1 5,87*10 " 10 5 10"
Гор-3 4,41*10 11 10й 10 5
Гор-4 7,97* № " }0 1 10>
Гор-5 4,68*10 " 10" 10*
Методом газовой хроматографии были определены актуальные и потенциальные скорости эмиссии углекислого газа, азотфик-сации и денитрификации в осадках термального источника Горячинск (рис. 1, 2).
Определение эмиссии диоксида углерода показало, что все исследуемые пробы обладают высокой биологической активностью. Величина потока диоксида углерода варьировала в пределах 0,61-1,75 + 0,1 нМ СО?/г • ч. Минимальное значение эмиссии диоксида углерода выявлено в пробе из пруда, где отмечалась самая низкая температура. Максимальная активность обнаружена на выходе термального источника.
Активность диазотрофных (азотфикси-рующих) бактерий в пробах оказалась невелика. Так, нитрогеназная активность проб не превышала 0,059 + 0,013 нМ М2/г ■ ч. В отличие от скорости выхода С02 в пробах из пруда были выявлены относительно высокие показатели азотфиксирующей активности, и наиболее низкие значения установлены на выходе воды.
Оценка процесса денитрификации (без обогащения субстратом) показала, что во всех исследуемых пробах активность денитрификации была ниже предела чувствительности прибора, и поэтому скорости данного процесса не зафиксированы.
гор-э
С
-С02, нМ С02 Н ч
-А/ф, нМ N2 /г ч
Рис. 1. Актуальные скорости азотфиксации и эмиссии СОг
Анализ полученных данных позволяет заключить, что высокий уровень эмиссии диоксида углерода соответствует низким значениям азотфиксации. Вероятным объяснением может служить присутствие минеральных соединений азота, подавляющих нитрогеназную активность бактерий в этих местообитаниях.
Скорость выделения С02 после обогаще-
ния проб глюкозой (потенциальная активность) была на порядок выше актуальной. Самая высокая эмиссия СО; была отмечена также на выходе и составляла 148+0,7 нМ СОг/г • ч. Минимальная эмиссия диоксида углерода (65,75+0,7 нМ С02/г • ч) была зафиксирована в пробе из пруда. Определение потенциальной активности азотфиксации также
61
ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
2008/4
выявило ее увеличение относительно актуальной. Значения азотфиксирующей активности находились в пределах от 0,49+0,01 нМ N2/1- ч (по ручью) до 2,64+0,03 нМ Ы2/г ч (в пруду). Изучение процесса потенциальной денитрифицирующей активности исследуемых проб показало, что максимальная эмиссия закиси азота была зафиксирована в пробе на выходе термальных вод 340,8+2,0 нМ Ы20/ г сут. Минимальная денитрифицирующая активность наблюдалась в осадках ручья, вниз
по изливу - 50,4+1,0 нМ К30/г сут.'
Результаты, полученные по потенциальным скоростям изучаемых процессов, показывают, что азотфиксация и денитрификация в источнике Горячинск протекают параллельно, т.е. в одних и тех же точках наблюдалось либо повышение, либо снижение скоростей этих процессов. На основании этих данных можно предположить, что в данной экосистеме поддерживается баланс азотсодержащих соединений.
ЮОО 100 10 1
o.t 0.01
- —---
ГОР-1 Гор-З ГОр-4- гор-s [
♦ - - ........ - ■ "
■-лф.нмигч —ддо.нммготч
-с02. им сог/ г*
Рис, 2. Потенциальные скорости эмиссии С02, азотфиксации и денитрифнкации
Таким образом, полученные данные по численности микроорганизмов цикла азота, по определению интенсивности азотфиксации и денитрификации свидетельствуют об активно протекающих процессах круговорота азота в исследуемой экстремальной экосистеме щелочного термального источника Горячинск.
Литература
1. Кузнецов С.И,, Саралов А.И., Назина Т.Н. Микробиологические процессы круговорот углерода к азота в озерах. -М.: Наука, 1985. -213 с,
2, Степанов А.Л., Лысак Л,В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии: учеб,-метод. пособие. - М.: МАКС Пресс, 2002. - 88 с.
ДД. Балданова, А.В.Брянская
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ И ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИАНОБАКТЕРИЙ СОДОВО-СОЛЕНЫХ ОЗЕР ЗАБАЙКАЛЬЯ
Из содово-соленых озер Забайкалья была выделены пять культур цианобактерий, изучена их морфология и таксономия. Полученные результаты наказали, что цианобактерии являются одной из доминирующих групп планктона и бентоса большинства озер Забайкалья. В изученных озерах были обнаружены ранее не отмеченные виды и мор-фотипы цианобактерий. На основе морфологических и филогенетических данных культуры Суа1 и Суа2 отнесены к роду ОзсШаюг^а.
D.D. Baldanova, A. V. Bryanskaya
MORPHOLOGYCAL AND TAXONOMYCAL CARACTERIZATION OF CYANOBACTERIA SODA-SALT LAKES OF TRANSBAIKALIA
Five cultures of cyanobacieria from soda-salt takes of the Transbaikalia were isolated The morphology and taxonomy of its cultures were investigated. The received results have shown that cyanobacieria are one of dominating groups of a plankton and benthic the majority of lakes of Transbaikalia. New species and morphotypes of cyanobacieria was found. On the basis of morphological and phylogenetic data the cultures CyaI and Cya2 are carried to genera Oscillatoria.
62
