CC BY
68
Khakhinov Vyacheslav Viktorovich, doctor of chemical sciences, professor, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6.
Namsaraev Bair Badmabazarovich, doctor of biological sciences, professor, Head of the Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6.
УДК 579.266.2 © Р.В. Колосов, С.П. Бурюхаев
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЬДА ОЗЕРА ДОРОНИНСКОЕ (ЗАБАЙКАЛЬЕ)
Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционного гранта СО РАН №56 и №94;
Минобрнауки РФ ФЦП - кадры Соглашение 8116
Проведены гидрохимические и микробиологические исследования в ледовом покрове озера Доронинское в 2009 и 2012 гг. Значение рНльда составляло 9.9-10.7, минерализация изменялась от 2.09 до 5.15 и 3.28-4.37 г/л. Общая численность микроорганизмов в керне льда в марте 2009 варьировала от 110 до 420 тыс. кл мл'1, в апреле 2012 г. численность была на порядок ниже и составляла 24-42 тыс. кл/мл. Скорость темновой фиксации в талой воде льда колебалась от 10.51 до 28.97 мкг С/(дм3 сут).
Ключевые слова: активность микробных процессов, темновая ассимиляция.
R.V. Kolosov, S.P. Buryukhaev PHYSICAL AND CHEMICAL AND MICRIBIOLOGICAL CHARACTERISTIC OF ICE OF LAKE DORONINSKOYE (TRANSBAIKALIA)
Hydrochemical and microbiological researshes in the ice covering of Lake Doroninskoye were carried out in 2009 and 2012. Thickness of the ice was 122-125 sm. The pH value of the ice was 9.9-10.7, mineralization varied from 2.09 to 5.15 g/l and from 3.28 to 4.37. The total amount of microorganisms in the ice core in March 2009 varied from 110 thousand up to 42 1 04 cells/ml, in April 2012 the amount was much lower and it reached 24-42 thousand cells/ml. Speed of dark fixing in ice water varied from 10.51 to 28.97 mkg C/(dm per day).
Keywords: activity of microbial processes, dark fixing of CO2.
В последние десятилетия стратифицированные водоемы привлекают к себе внимание исследователей разных направлений, поскольку характер протекания здесь физических, химических и биологических процессов отличается от подобных процессов в типичных перемешиваемых водоемах [1]. В Забайкалье широко распространены содово-соленые водоемы с различной минерализацией [2]. Особое место среди них занимает озеро Доронинское, которое имеет ярко выраженную стратификацию по ряду физико-химических и биологических параметров [3-5].
Объекты и методы
Объект исследования - стратифицированное озеро Доронинское, расположенное в 154 км от г. Читы в бассейне реки Ингода. Площадь водной поверхности озера 4,5 км2, глубина около 6 м. Вода характеризуется высокой степенью минерализации.
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.
Концентрацию карбонат- и гидрокарбонат-ионов определяли титриметрическим методом [6]. pH определяли рН-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% 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) [7].
Р.В. Колосов, С.П. Бурюхаев. Физико-химическая и микробиологическая характеристика льда озера Доронинское (Забайкалье)
Скорость микробиологического процесса темновой ассимиляции СО2 определяли с помощью ра-диоизотопного метода [8].
Результаты и обсуждение
В озере Доронинское были изучены физико-химические параметры льда (в ходе весенних экспедиций в 2009 и 2012 г.). Отмечены изменения состояния оз. Доронинское (табл. 1).
Таблица 1
Физико-химические параметры льда озера Доронинское
Дата отбора Горизонт, см pH Минерализация, мг/л CO32-, мг/л HCO3-, мг/л
март 2009 г. Q-5 1Q,59 5 15Q 1 26Q 2 484
5-25 1Q,QQ 2 Q88 24Q 676
25-55 1Q,56 2 756 456 17Q4
55-65 1Q,76 4 Q63 96Q 1656
65-75 1Q,Q 3 7QQ 696 1972
75-85 1Q,68 3 928 1Q8Q 1416
85-95 1Q,4 3 488 1Q75 761
95-1Q5 9,9 3 216 876 1624
1Q5-122 1Q,5 3 73Q 1152 1537
апрель 2012 г. Q-1Q 1Q,6 4Q73 1164 1Q74
1Q-25 1Q 3747 9QQ 1454
25-4Q 1Q,44 4373 12QQ 133Q
4Q-55 1Q,57 4Q11 114Q 137Q
55-77 1Q,4 3447 81Q 626
77-1QQ 9,9 3781 717 1Q3Q
1QQ-115 1Q 328Q 522 744
115-125 1Q,72 3788 1Q5Q 1678
Межгодовая динамика pH была выражена слабо. Показатель pH варьировал от 9,9 до 10,76 (рис. 1). В верхних (до 40 см) и нижних (от 100 см) слоях льда амплитуды колебаний pH совпадали в 2009 и 2012 г.
Изменения минерализации по глубине колонки льда озера Доронинское были более выраженными в 2009 г. чем в 2012 г. (рис. 2). Минерализация ледового покрова варьировала в 2009 г. от 2088 до 5150 мг/л; в2012 г. - от 3280 до 4373 мг/л. В марте 2009 г. в верхнем горизонте ледового покрова отмечены наибольшие значения минерализации и содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов, что может быть связано с образованием гуджира. Однако далее, так же в верхних слоях, наблюдается резкое снижение минерализации и содержания ионов карбонатного комплекса (рис. 3, рис. 4), а также
ионов С032- в ледовом покрове варьировало от 240 до 1260 мг/л; НС03" - от 676 мг/л до 2484 мг/л. В апреле 2012 г. амплитуды колебаний содержания ионов карбонатного комплекса, как и колебаний минерализации, были меньше, чем в марте 2009 г. В целом в распределении минерализации и карбонатного комплекса по глубине колонки льда отмечается синхронность.
В ледовом покрове оз. Доронинское отмечено более низкое содержание карбонат- и гидрокарбонат-ионов по сравнению с водной толщей в теплое время года, что связано с особенностями формирования ледового покрова, при котором часть солей переходит в водную толщу [9]. Количество ионов С032- варьировало от 240 до 1260 мг/л; НС03- - от 626 до 2484 мг/л (рис. 3, рис. 4).
Содержание СО}2, мг/л
О 500 1 ООО 1500
- — — -мар.09 ------апр.12
Содержание НСОа, мг/л
О 1 ООО 2 ООО 3 ООО
-------мар.09
апр.12
Рис. 3. Динамика содержания ионов С03" Рис. 4. Динамика содержания ионов НС03"
в ледовом покрове в ледовом покрове
В 2009 г. общая численность микроорганизмов (ОЧМ) по глубине колонки льда варьировала от 110 тыс. до 420 тыс. кл/мл, и максимальная численность была выявлена в верхних горизонтах (табл. 2). В апреле 2012 г. в верхних слоях льда, напротив, общая численность микроорганизмов была минимальной (2.4*104 кл/мл), затем с глубиной возрастала, достигая максимального значения в нижнем горизонте (4.2*104 кл/мл).
Одним из показателей активности микробного сообщества является темновая ассимиляция углекислоты (ТАУ). В талой воде льда в апреле 2012 г. была определена скорость ТАУ. Активность микробного сообщества составляла от 10.5 до 29 мкг С/(л сут). Наименьшая скорость процесса ТАУ наблюдалась в слое 55-77 см, а максимальные значения выявлены в нижнем горизонте. Изменение значений скорости совпадало с распределением ОЧМ в керне льда.
Таким образом, в период ледостава в ледовом покрове озера формируются особые условия, характеризующиеся четкой стратификацией физико-химических, гидрохимических и микробиологических параметров. Наибольшие значения ОЧМ и ТАУ наблюдаются в нижних слоях льда. Эти результаты показывают, что деятельность микроорганизмов продолжается в этот период в трещинах и микропо-рах льда.
Таблица 2
ОЧМ микроорганизмов и скорость ТАУ в пробах талой воды льда оз. Доронинское
Горизонт, см ОЧМ, х 104 кл/мл ТАУ, мкг С/(л сут)
Март 2009 г.
0-5 42 -
5-25 37 -
25-55 12 -
55-65 11 -
65-75 20 -
75-85 18 -
85-95 31 -
95-105 15 -
Е.В. Лаврентьева, А.А. Раднагуруева, Я.Е. Дунаевский и др. Внеклеточные пептидазы алкалитермофильных бактерий, выделенных из горячих источников Бурятии
105-122 34 -
Апрель 2012 г.
0-10 2.4 19.3
10-25 3.2 22.38
25-40 3.8 20.45
40-55 3.7 23.06
55-77 3.29 10.51
77-100 4.1 20.65
100-115 3.75 13.89
115-125 4.2 28.97
«-» - не определяли.
Литература
1. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. - М.: АН СССР, 1970. - 440 с.
2. Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология / В.В. Хахинов и др. - Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та. - 2009. - 340 с.
3. Замана Л.В., Борзенко С.В. Сероводород и другие восстановленные формы серы в кислородной воде озера Доронинское (Забайкалье) // Докл. РАН. - 2007. - Т. 417. - №2. - С. 232-235.
4. Замана Л.В., Борзенко С.В. Гидрогеохимия и термодинамическая оценка минеральных равновесий водной толщи содового озера Доронинское // Геохимия и рудообразование радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и экзогенных процессах: материалы всерос. конф. с межд. уч-ем, 16-18 апреля 2007. -Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, - 2007. - C. 151-153.
5. Микробные сообщества стратифицированного озера Доронинское (Забайкалье) / В.М. Горленко и др. // Микробиология. - 2010. - Т.79. - №3. - С. 410-421.
6. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра. - 1970. - 121 с.
7. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемов. Бактериопланктон и его продукция / под ред. Г.Г. Винберга. - Л.: Наука, 1984. -С. 22.
8. Сорокин Ю.И. Применение изотопного метода в водной микробиологии // Успехи микробиологии. -1975. - №10. - С. 214-228.
9. Савельев Б.А. Гляциология. - М.: Наука, 1991. - 288 с.
Колосов Руслан Вячеславович, аспирант, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:ruslankolosov@mail.ru
Бурюхаев Савелий Петрович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:bursav@mail.ru
Kolosov Ruslan Vyacheslavovich, postgraduate student, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, ruslankolosov@mail.ru
Buryukhaev Savely Petrovich, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, bursav@mail.ru
УДК 577.151.01 © Е.В. Лаврентьева, А.А. Раднагуруева, Я.Е. Дунаевский, Б.Б. Намсараев
ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ПЕПТИДАЗЫ АЛКАЛИТЕРМОФИЛЬНЫХ БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ГОРЯЧИХ ИСТОЧНИКОВ БУРЯТИИ
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по госконтракту №8116 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
Изучена внеклеточная протеолитическая активность пяти штаммов алкало-, термофильных бактерий, выделенных из горячих источников Бурятии. Установлено, что субтилизиноподобный фермент наиболее активен в щелочном диапазоне рН, термостабилен и характеризуется широким температурным оптимумом действия. По характеру гидролиза специфических синтетических субстратов и типу ингибирования ферменты классифицированы как сериновые пептидазы субтилизиноподобного типа.
Ключевые слова: протеолитическая активность, термофильные бактерии, сериновые пептидазы.
