CC BY
48
УДК 579.266.2 © Р.В. Колосов, С.П. Бурюхаев
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЬДА ОЗЕРА БЕЛОЕ
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №10-04-01185 и Интеграционного гранта СО РАН №56
Определены количество карбонатов и сульфидов, значения pH и минерализации в керне льда озера Белое. Изучено распределение аэробных и анаэробных микроорганизмов сапротрофного комплекса. Общая численность микроорганизмов достигает 34,810 кл/мл. В ледяном покрове исследуемого озера численность психро-фильных протеолитиков варьирует от 10 до 105 кл/мл.
Ключевые слова: лёд, pH, минерализация, физиологические группы микроорганизмов.
R.V. Kolosov, S.P. Buryukhaev PHYSICAL-CHEMICAL AND MICRIBIOLOGICAL ICE CHARACTERISTICS OF LAKE BELOE
Amounts of carbonates and sulfides, pH and salinity in the ice of Lake Beloye were determined. Distribution of aerobic and anaerobic saprotrophic microorganisms in the ice of Lake Beloye was studied. Common amount of microorganisms reaches 34,810 cells/ml. Amount ofproteolytics in the ice of this lake varies from 10 to 105 cells/ml.
Keywords: Lake Beloye, ice, pH, salinity, physiological groups of microorganisms.
Содово-соленые озера характеризуются экстремальными условиями обитания (щелочными значениями pH, высокой минерализацией) и представляют интерес как места обитания алкалофильных микроорганизмов, участвующих в круговороте веществ и энергии, в создании биологически активных веществ, таких как витамины, ферменты, органические кислоты и др. [1].
Одним из наиболее значимых факторов, оказывающих влияние на жизнедеятельность микроорганизмов является температура. От продолжительного и интенсивного действия температуры зависят изменения метаболизма и свойств микроорганизмов, что приводит к изменениям их численности. Микроорганизмы, способные размножаться и активно функционировать при низких температурах называются психрофильными. Они развиваются в диапазоне температур от 0 до 20оС, с оптимумом ниже 20оС, причем имеются организмы, развивающиеся как при температурах около 0оС, так и при отрицательных значениях [2].
Цель настоящей работы - изучение физико-химических свойств талой воды из льда, определение общей численности микроорганизмов и сапротрофитов озера Белое.
Объекты и методы
Объект исследования - содовое озеро Белое, расположенное в Оронгойской впадине в долине реки Селенги в 47 км на юго-восток от г. Улан-Удэ. Озеро находится в замкнутой котловине округлой формы, наибольшая площадь озера 0,63 км2, максимальная глубина 2,1 м [3]. Глубина и площадь озера меняются в зависимости от метеорологических условий. Пробы льда отбирали из разных горизонтов, включая поверхностный слой. Лед хранили в полиэтиленовых пакетах в темноте при температуре ниже нуля. Перед проведением анализов лед помещали в стерильную посуду и растапливали при комнатной температуре.
Содержание карбонатов и гидрокарбонатов определяли прямым титрованием. Содержание сульфидов в донных осадках определяли фотометрическим методом, основанным на реакции сероводорода и сульфид-ионов с диметил-пара-фенилендиамином в кислой среде [4]. pH определяли pH-метром pHep («Hanna», Италия). Соленость определяли кондуктометром DIST 1 («Hanna», Италия).
Для определения общей численности микроорганизмов воду, полученную при растапливании льда, фильтровали через нитро-целлюлозные фильтры с диаметром пор 0,22 мм («Владисарт», Россия), окрашивали 5%-ным раствором эритрозина и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25х10х100 в двадцати полях зрения. Расчет численности бактерий производился по формуле:
N=n-K/V, кл/мл,
где n - среднее число бактерий в одном поле зрения; K - отношение фильтрующей площади фильтра S (мкм) к просчитываемой площади поля зрения s; V - объем профильтрованной воды (мл) [5].
Численность протеолитиков определяли высевом проб на жидкую минеральную среду следующего состава (г/л): KH2PO4 - 0,2; MgCl26H2O - 0,1; NH4Cl - 0,5; KCl - 0,2; дрожжевой экстракт - 0,05; NaHCO3 - 3; NaCl - 1,5%; пептон - 1,5%. Для выявления численности сапрофитов использовалась твердая агаризованная среда следующего состава (г/л): KH2PO4 - 0,2; MgCl26H2O - 0,1; NH4Cl - 0,5; KCl - 0,2; дрожжевой экстракт - 0,05; NaHCO3 - 3; NaCl - 1,5%; РПА - 2,5%; агар - 1,5%. Среды стерилизовали при температуре 120°С и давлении 1 атм в течение 20 мин. Посевы производили для анаэробов и для аэробов. Культивирование бактерий осуществляли при различных температурах: в термостате при 30оС и в криостате при 10оС. Параллельно ставили химический контроль.
Результаты и обсуждение По глубине колонки льда кислотность среды (pH) варьировала от 9,23 до 10,32 (рис. 1). В слое 20 см происходит резкое возрастание показателя pH, который затем не сильно изменяется до самых нижних горизонтов льда.
. Ошибка!
Наблюдается направленное увеличение солености и количества ионов С032- и НС03- в ледяном покрове от поверхностных слоев к нижним (рис. 2, 3). Наибольшее содержание карбонатов (120 мг/л) выявлено в нижнем слое, наибольшее содержание гидрокарбонатов (246,4 мг/л) - на глубине 70-80 см. В верхних слоях отмечены наименьшие значения всех этих показателей, что обусловлено более низкой температурой замерзания минерализованной воды по сравнению с опресненной, вследствие чего в ледяном покрове озера сначала формируются верхние опресненные слои, а затем нижние с уже более высоким содержанием солей. Распределение карбонатов, гидрокарбонатов и других ионов по вертикальному разрезу ледяного покрова согласуется с особенностями его формирования. Нарастание концентрации ионов от поверхности льда к нижним горизонтам свидетельствует в пользу преобладающей миграции растворов вниз. При образовании льда часть солей переходит в водную толщу, что приводит к увеличению минерализации воды. Минерализация подледной воды составляла 2681 мг/л. В подледной воде было измерено содержание сульфидов, которое составило 61,92 мг/л. Столь высокое количество сульфид-ионов в воде, по-видимому, связано с деятельностью сульфатредуци-рующих бактерий, как в воде, так и в донных осадках, с последующей миграцией сульфид-ионов из донных осадков в водную толщу.
Определение общей численности микроорганизмов (ОЧМ) показало, что максимальное их количество выявлено в слое льда 70-80 см и составляло 34,8-106 кл/мл. Наименьшая общая численность (3,9-105 кл/мл) отмечена в верхних горизонтах льда (рис. 4). Увеличение общей численности к нижним горизонтам, по-видимому, связано с увеличением численности сульфатредуцирующих бактерий.
Методом предельных разведений определены численности жизнеспособных сапротрофных микроорганизмов. Численность протеолитиков, культивировавшихся при температуре 30оС, варьировала от 10 до 105 кл/мл (табл.). В верхних слоях аэробы количественно превосходят анаэробов, в нижних слоях численность анаэробов существенно возрастает, а аэробов - снижается. В слое 10-20 см отмечена более высокая численность протеолитиков, культивировавшихся при температуре 10оС, чем при температуре 30оС.
с соленость, мг/л 500 1000 1500 2000 С 0 соде ржание, глг/п 100 200 300 А 1 1 I
0 - 10 • 10 -
20 - 20 ■ > ^ ^
30 - 30 ■ —— 1
м О Щ 40 - ► *• -
м О - ^ - А - 2
эХ 50 - й, (Л о Л- ► ■*
о о ✓
СЛ СП о 5 бо ■
70 ■ 70 ■ V
80 ■ 30 • V *
90 ■ 90 ■ \ м.'
\ »V
100 ■ 100 ■ Ч "а
Рис. 2. Соленость льда Рис. 3. Содержание СО32" и НСО3" в ледяном по-
крове
1\1, кл/мл-10й
О 5 10 15 20 25 30 35 40
120
Рис. 4. ОЧМ в ледяном покрове озера Белое
Численность сапрофитов, культивировавшихся в анаэробных условиях при 30оС, варьировала от 6^ 103 до 43• 105 кл/мл; при 10оС - от 102 до 3Ы04 кл/мл. Начиная с глубины 20 см и далее вниз по всей колонке льда, отмечена довольно высокая численность аэробных сапрофитов, культивировавшихся при 10оС, по сравнению с культивировавшимися при 30оС (табл.). Максимальная численность аэробных сапрофитов (97-105 кл/мл) наблюдалась в слое 10-20 см при температуре культивирования 30оС.
Таблица
Численность протеолитиков и сапрофитов в ледяном покрове озера Белое, кл/мл
Слой Протеолитики Сапрофиты
Анаэробы Аэробы Анаэробы Аэробы
10 оС 30 оС 10 оС 30 оС 10 оС 30 оС 10 оС 30 оС
1 (0-10 см) 10 10 103 103 2 ■ 102 56-104 14104 48-105
2 (10-20 см) 104 102 103 102 18102 17-104 28-104 97-105
3 (20-30 см) 10 104 10 105 14-104 118104 12-105 66-104
4 (30-40 см) 102 104 102 104 3-103 18-104 8-104 4 ■ 104
5 (40-50 см) 103 104 104 105 12-103 35-105 24-104 7 ■ 104
6 (50-60 см) 103 103 104 103 27-103 18105 3-104 8 ■ 103
7 (60-70 см) 10 102 10 104 19-104 87-104 17-104 4 ■ 104
8 (70-80 см) 103 104 10 102 155-103 57-104 2-104 4 ■ 103
9 (80-90 см) 10 10 102 10 102 6-103 104 2 ■ 103
10 (90-100 см) 10 102 10 10 31-104 43-105 22-105 2 ■ 103
11 (100-110 см) 103 105 10 10 19-104 62-104 6105 4 ■ 103
Таким образом, в ледяном покрове озера отмечено увеличение значений pH, минерализации льда и содержания карбонатов и гидрокарбонатов к нижним слоям, что связано с особенностями формирования ледяного покрова на озере Белое. Также в ледяном покрове озера Белое наблюдается вертикальное изменение общей численности микроорганизмов и численности микроорганизмов сапро-трофного комплекса. Общая численность возрастает с глубиной и достигает пика в слое 70-80 см, после чего снижается. В некоторых слоях обнаружены микроорганизмы, для жизнедеятельности которых более благоприятны условия с низкой температурой культивирования.
Литература
1. Заварзин Г.А., Жилина Т.Н., Пикута Е.В. Вторичные анаэробы в галоалкалофильных сообществах озер Тувы // Микробиология. - 1996. - Т.65, №4. - С. 546-553.
2. Намсараев Б.Б., Абидуева Е.Ю., Лаврентьева Е.В. и др. Экология микроорганизмов экстремальных водных систем: учеб. пособие. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2008. - 94 с.
3. Цыренов Б.С. Сезонные изменения физико-химических условий и активности микробного сообщества в содовом озере Белое (Западное Забайкалье): автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Улан-Удэ, 2010. - 21 с.
4. Намсараев Б.Б., Горленко В.М., Намсараев З.Б., Хахинов В.В. Полевой практикум по водной микробиологии и гидрохимии: метод. пособие. - М.; Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2005. - 87 с.
5. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемов. Бактериопланктон и его продукция. - Л.: Наука, 1984. - 22 с.
Колосов Руслан Вячеславович, аспирант, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, т. 8(3012)434902, [email protected]
Бурюхаев Савелий Петрович, кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
Kolosov Ruslan Vyacheslavovich, postgraduate student, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6, 670047, tel. 8(3012)434902
Buryukhaev Saveliy Petrovich, candidate of biological sciences, research worker, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6, 670047, tel. 8(3012)434902, [email protected]
УДК 550.4 © Р.А. Нуждов, В.В. Тараскин, Л.Д. Раднаева, С.Д. Урбазаева
ПРИРОДНЫЕ ГАЗЫ УСТЬ-СЕЛЕНГИНСКОЙ ВПАДИНЫ
Представлены результаты по качественному и количественному составу природных газов Усть-Селенгинской впадины. Установлено, что в исследованных природных газах основным компонентом является метан. Для оценки происхождения компонентов природных газов Усть-Селенгинской впадины проведен корреляционный анализ.
Ключевые слова: природный газ, Усть-Селенгинская впадина.
R.A. Nuzhdov, V.V. Taraskin, S.D. Urbazaeva, L.D. Radnaeva NATURAL GASES OF THE UST-SELENGA DEPRESSION
The results of the qualitative and quantitative composition of the natural gases of the Ust-Selenga depression are presented. It was established that the main component in the natural gases under investigaion is methane. To assess the origin of the components of natural gases of the Ust-Selenga depression, a correlation analysis was carried out.
Keywords: natural gas, Ust-Selenga depression.
Байкальская рифтовая система (БРС) представляет собой серию молодых впадин, выполненных осадками кайнозойского возраста [1]. Суммарный объем накопленных осадков во всех впадинах Байкальской рифтовой системы оценивается в 107 тыс. км3. Из них на впадины самого Байкала, включая Усть-Селенгинскую, приходится примерно 75 тыс. км3. Кроме Южнобайкальской и Северобайкальской впадин, большими объемами осадконакопления характеризуются Тункинская (4,5 тыс. км3) и Баргузинская (9 тыс. км3).
В прибрежной акватории Байкала отмечаются многочисленные выходы на поверхность горючих газов. Большинство газовых грифонов приурочено к дельтам крупных рек: Селенга, Баргузин [2, 3]. Места разгрузки природных газов и их компонентный состав несут информацию о строении БРС.
