CC BY
118
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2007. №2-3(9-10)
ЭКОЛОГИЯ
УДК 579.222
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ В АССОЦИАЦИЯХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЯНЫХ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ
© О.В.Жукова, Н.В.Морозов
Изучены взаимоотношения аборигенных десяти штаммов нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов, выявленных из разных объектов окружающей среды, с целью выбора нефтеокисляющих бактерий в ассоциативную культуру, способную разлагать совместно широкий класс углеводородов до конечных продуктов. Установлена их совместная работа по окислению нефтяных загрязнений, а главное - совместимость, позволяющая одновременное использование их для управляемой деструкции нефти и ее производных в заданных режимах глубокой очистки нефтесо-
держащих технологических стоков.
Проблема ликвидации нефтяного загрязнения в воде водоемов и в почве в настоящее время приобретает важное экономическое и экологическое значение в связи с продолжающимися аварийными ситуациями, особенно в районах добычи углеводородного сырья [1]. В связи с этим актуальной задачей является острая необходимость поиска технологий, направленных на снижение их негативного воздействия на природные экосистемы [2].
Известно [3; 4; 5; 6], что наиболее приемлемый путь в ликвидации нефтяных загрязнений -биологический, основанный на широком использовании деятельности нефте- и углеводородо-кисляющих микроорганизмов (НиУОМ). Популяции данной группы микроорганизмов как живые экосистемы обладают уникальной адаптационной способностью к неблагоприятным условиям окружающей среды. При этом удается создать управляемое биологическое окисление многих ксенобиотиков, включая нефть и нефтепродукты. Приобретение НиУОМ способности окислять углеводороды указывает на наличие значительного биологического потенциала последних. Это важно в регуляции процессов биодеградации нефти и ее производных специально подобранными или отселектированными для этой цели штаммами микроорганизмов. Задача при этом состоит в том, что культуры нефте- и углеводо-родокисляющих микроорганизмов должны подбираться с учетом их совместимости между собой в ассоциациях, а главное, в достижении совокупного эффекта в биодеградации загрязнений, т.е. в переводе нефти от малоокисленного в полностью окисленное состояние [7].
Сведения в литературе о межбактериальных взаимодействиях очень ограничены и, в основном, сводятся к рассмотрению взаимодействий бактериальных клеток в пределах одного рода. Это работы по флокуляции ризобиальных клеток, агрегации клеток агробактерий, брадиризо-бий и др. Тем не менее, исследования в этой области представляются очень важными, особенно в отношении углеводородокисляющих бактерий, участвующих в процессе деградации нефти и нефтепродуктов в водоемах и почве, особенно с изучением их молекулярных механизмов, лежащих в основе межклеточного узнавания в системе "бактерия - бактерия" [6, 390].
По данным ряда авторов, в процессе взаимодействия между микроорганизмами значительную роль могут играть поверхностные структуры клеток бактерий, такие как белки пектиновой природы, полисахариды и т.д. Есть также предположение об активации ферментов, участвующих в биодеградации загрязнений [5, 1070]. Установлено, что в ассоциативных культурах ферментативная активность значительно повышается и выявляется в более ранние сроки, чем в монокультуре. Это возможно по причине развития выявленных штаммов углеводородокисляющих микроорганизмов в стоке нефтехимической промышленности, формируемого многочисленными производствами [6, 392].
Настоящая работа посвящена изучению взаимодействия клеток НиУОМ в рамках популяций разных родов и видов. Бактерии представляются удобными объектами для решения многих общебиологических проблем в малых пространственно-временных масштабах и малыми средствами.
Данные последних лет показывают, что микроорганизмы обладают сложной социальной организацией и механизмом взаимодействий. Колония (популяция) микроорганизмов может быть рассмотрена как "клеточное государство" с разделением функциональных ролей между "гражданами" или даже как "единый многоклеточный организм". Предполагается, что "большинство, а, возможно, практически все бактерии ведут жизнь "многоклеточных существ" [2, 222]. Колонии бактерий, существуют в форме " сложного биологического коллектива, обороняющего свою индивидуальность перед лицом всех, кто пытался слиться с этим коллективом или подчинить его себе". Зримым отражением социальной организации популяций микроорганизмов является макроструктура их колоний, проявляющаяся в характерном "орнаменте" колонии (концентрические и секторные зоны и др.) [6, 393].
Эти взаимоотношения можно подразделить на две большие группы: благоприятные - синергизм и неблагоприятные - антагонизм.
В рамках исследований нами рассматриваются следующие основные формы взаимодействий между микроорганизмами: 1) сосуществование, метабиоз, изоляция, симбиоз; 2) агрессия, конкуренция, хищничество, афилиация, социальное облегчение, имитация, кооперация, координация и другие. Представляет значительный интерес для микробиологии вопрос о приложении всех этих понятий к взаимоотношениям микроорганизмов. По убеждению ряда авторов, создание консорциума вполне совместимых между собой нефте- и углеводородокисляющих микроорганизмов позволило бы обогатить новыми аспектами и новыми фактами наше представление о единстве жизни на Земле, а также дало бы возможность взглянуть на многие уже известные микросообщества. Поведенческие реакции, носящие сложный комплексный характер у высших животных, выступают у микроорганизмов в "обнаженном" виде, то есть ярко проявляются биохимические, биофизические и генетические механизмы этих реакций [5, 1068].
Сосуществованием, или нейтрализмом, называется такая форма взаимоотношений, когда организмы, развиваясь совместно, не оказывают друг на друга непосредственного влияния, т.е. не приносят друг другу ни вреда, ни пользы. Косвенная взаимозависимость организмов при этом неизбежна, поскольку они являются элементами одного сообщества [3, 56].
Близко к нейтрализму находится симбиоз. Под ним понимается совместное существование разноименных организмов, составляющих симбиотическую систему. Симбиоз характеризуется
взаимовыгодным влиянием микроорганизмов друг на друга в единой ассоциации (совокупности)., при котором один из партнеров или оба в определенной степени возлагают на другого (или друг на друга) задачу регуляции своих отношений с внешней средой. Симбиоз бывает факультативный, когда каждый из организмов при отсутствии партнера может жить самостоятельно, и облигатным, когда один из организмов (или оба) оказываются в такой зависимости от другого, что самостоятельное существование невозможно [7, 1260].
Особую группу взаимоотношений объединяет конкуренция, антагонизм, агрессия.
Конкуренция - борьба за преимущественное использование тех или иных ресурсов (питательного субстрата, света, кислорода и др.) внешней среды при недостатке последних. Она может быть пассивной - потребление ресурсов внешней среды, необходимых обоим организмам, или активной - подавление одного другим в результате образования определенных продуктов в обмене, что приводит к вытеснению одного из конкурентов - самоочищению культуры или стабильному сосуществованию двух или более конкурирующих популяций, вплоть до вытеснения конкурентных отношений кооперативными. В этом случае различают две группы конкурирующих организмов: генералисты используют разнообразные соединения, а специалисты нуждаются для роста в строго определенном веществе [1, 247].
Антагонизм проявляется в подавлении или угнетении развития одних форм микробов другими, а иногда и полное уничтожение друг друга. Различные виды микроорганизмов в борьбе за существование вырабатывают те или иные средства борьбы со своими конкурентами. Средства эти очень различны. Одни виды вытесняют другие своим обильным и очень быстрым размножением. Другие - вырабатывают неспецифические и специфические антимикробные вещества, которые подавляют рост многих микроорганизмов. К антимикробным веществам относят: химические соединения неспецифического действия (органические кислоты, перекиси, спирты, аммиак, сероводород, меркаптан и др.), которые подавляют рост микробов при высоких концентрациях, антибиотики (бактериоцины), обладающие специфичностью действия и проявляющие антимикробные свойства при низких концентрациях. Изменения рН среды, окислительно - восстановительный потенциал, поверхностное натяжение и другие физические факторы также могут вызвать задержку развития и гибель тех или иных организмов микросообщества и их
участие в управляемой очистке природных и сточных вод от многих ксенобиотиков [7, 1261].
В свете изложенного, исследования по совместимости аборигенных форм, раннее выделенных и идентифицированных авторами работы из сточных вод ОАО "Казаньоргсинтез" и других объектов до вида и объединенных в единое сообщество из десяти культур в ассоциацию, показали, что, развиваясь совместно нефте- и углево-дородокисляющие бактерии, способны вступать в различные типы взаимоотношений. Определение взаимоотношений культур изучаемых микроорганизмов осуществлено посевом чистых монокультур бактерий методами: штриха на поверхность агаризованной среды МПА из сред Мюнца и Раймонда; тоже в комбинациях по две
и три культуры на определенном расстоянии друг от друга (0,5 см, 1 см, 1,5 см и 2 см) и в виде желобков - перпендикулярно по две культуры в определенных комбинациях, при котором предполагаемый микроб - антагонист засевается в канавку, а второй - поверх канавки по диаметру всей чашки Петри [4, 209].
Предварительными наблюдениями установлено, что основными видами взаимоотношений между изученными микроорганизмами в ассоциации являются: антагонизм, конкуренция, изоляция, нейтрализм, симбиоз и кооперация.
Материалы, характеризующие данные виды взаимоотношений десяти культур нефте- и угле-водородокисляющих микроорганизмов, представлены в табл.1, рис.1, 2, 3, 4.
Таблица 1
Взаимоотношения углеводородокисляющих микроорганизмов
№ п/п Совмес- тимость Культур Название, род / вид Характеристика роста Тип взаимоотношений
1 2 3 4 5
1 1 1 Alcaligenes sp. Alcaligenes sp. Средний, без перекрывания изоляция
2 1 2 Alcaligenes sp. Micrococcus sp. Культура 1 сильно разрастается, вокруг нее образуется прозрачная зона. Культура 2 -рост средний. Между культурами есть зона изоляции. изоляция, симбиоз факультативный
3 1 3 Alcaligenes sp. Brevibacterium sp. Культура 1 сильно разрастается, вокруг обеих культур образуется прозрачная зона. Между культурами есть зона изоляции. изоляция, симбиоз факультативный
4 1 4 Alcaligenes sp. Pseudomonas sp. Разрастание культуры 1, средний рост Pseudomonas sp. изоляция, симбиоз факультативный
5 1 5 Alcaligenes sp. Pseudomonas sp. Обильное разрастание обеих культур, без перекрывания симбиоз облигатный
б 1 б Alcaligenes sp. Brev. linens Обильное разрастание обеих культур, без перекрывания симбиоз облигатный
7 1 2 Alcaligenes sp. Bacillus subtillis Средний рост обеих культур, без перекрывания изоляция
S 1 S Alcaligenes sp. Flavobacterium sp. Обильный рост Flavobacterium sp., но не перекрывается с первой кооперация, симбиоз факультативный
9 1 9 Alcaligenes sp. Pseudomonas sp. Средний рост обеих культур, без перекрывания изоляция
10 1 10 Alcaligenes sp. Flavobacterium sр. Обильный рост второй культуры, но не перекрывается с первой. кооперация, симбиоз изоляция
11 2 2 Micrococcus sp. Micrococcus sp. Средний рост обеих культур, без перекрывания изоляция
12 2 3 Micrococcus sp. Brevibacterium sp. Обе культуры разрастаются и перекрывают друг друга, между ними нет свободной зоны антагонизм, агрессия
13 2 4 Micrococcus sp. Pseudomonas sp. Сильное разрастание обеих культур, без перекрывания, между ними есть свободная зона изоляции симбиоз, изоляция
14 2 Micrococcus sp. Обильный рост первой культуры, средний изоляция, коопера-
5 Pseudomonas sp. рост второй культуры ция
15 2 б Micrococcus sp. Brevibacterium sp. Средний рост обеих культур изоляция
1б 2 7 Micrococcus sp. Bacillus subtillis Вторая культура разрастается и образует вокруг себя прозрачную зону симбиоз факультативный
17 2 S Micrococcus sp. Flavobacterium sp. Средний рост обеих культур без перекрывания, каждая из которых образует вокруг себя прозрачную зону изоляция
1S 2 9 Micrococcus sp. Pseudomonas sp. Средний рост обеих культур, вокруг второй образуется прозрачная зона лизиса изоляция
19 2 10 Micrococcus sp. Flavobacterium sp. Средний рост обеих культур, вокруг второй культуры образуется прозрачная зона изоляция
20 3 3 Brevibacterium sp. Brevibacterium sp. Средний рост без перекрывания изоляция
21 3 4 Brevibacterium sp. Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания изоляция
22 3 5 Brevibacterium sp. Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания изоляция
23 3 б Brevibacterium sp. Brevibacterium sp. Рост средний, без перекрывания изоляция
24 3 7 Brevibacterium Bacillus subtillis Разрастание обеих культур без перекрывания изоляция кооперация
25 3 S Brevibacterium sp. Flavobacterium sp. Обильное разрастание обеих культур, между ними сохраняется зона изоляции симбиоз, кооперация изоляция
2б 3 9 Brev.iodinum sp. Pseudomonas sp. Разрастание второй культуры, первая культура средний рост изоляция
27 3 10 Brevibacterium sp. Flavobacterium sp. Средний рост без перекрывания изоляция
2S 4 4 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост обеих культур изоляция
29 4 5 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания, вторая культура образует вокруг себя прозрачную зону лизиса изоляция, симбиоз факультативный
30 4 б Pseudomonas sp. Brevibacterium sp. Средний рост без перекрывания, культуры вокруг себя образуют прозрачную зону изоляция
31 4 7 Pseudomonas sp Bacillus subtillis Средний рост обеих культур изоляция
32 4 5 Pseudomonas sp. Flavobacterium sp. Средний рост обеих культур изоляция
33 4 9 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост обеих культур изоляция
34 4 10 Pseudomonas sp. Flavobacterium sp. Средний рост, вторая культура разрастается образует прозрачную зону изоляция симбиоз
35 5 5 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания изоляция
3б 5 6 Pseudomonas sp. Brevibacterium sp. Средний рост без перекрывания изоляция
37 5 7 Pseudomonas Bacillus subtillis Средний рост без перекрывания изоляция
3S 5 S Pseudomonas sp. Flavobacterium sp. Средний рост без перекрывания изоляция
39 5 9 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания изоляция
40 5 Pseudomonas sp. Средний рост без перекрывания изоляция
10 Flavobacterium sp.
41 б б Brevibacterium sp. Brevibacterium sp. Средний рост без перекрывания изоляция
42 б 7 Brevibacterium Bacillus subtillis Средний рост без перекрывания изоляция
43 б S Brevibacterium Flavobacterium Обильный рост обеих культур, тянутся друг к другу изоляция
44 б 9 Brevibacterium sp. Pseudomonas sp. Средний рост обеих культур изоляция
45 б 10 Brevibacterium sp. Flavobacterium sp. Средний рост обеих культур изоляция
4б 7 7 Bacillus subtillis Bacillus subtillis Средний рост изоляция
47 7 Bacillus subtillis Средний рост, обе культуры тянутся друг к изоляция
S Flavobacterium sp. другу кооперация
4S 7 9 Bacillus subtillis Pseudomonas sp. Средний рост, обе культуры тянутся друг к другу изоляция, кооперация
49 7 10 Bacillus subtillis Flavobacterium sp. Культуры сильно разрастаются и перекрывают друг друга агрессия, антагонизм
50 S S Flavobacterium sp. Flavobacterium sp. Средний рост изоляция
51 S 9 Flavobacterium sp. Pseudomonas sp. Средний рост изоляция
52 S 10 Flavobacterium sp. Flavobacterium sp. Средний рост изоляция
53 9 9 Pseudomonas sp. Pseudomonas sp. Средний рост изоляция
54 9 10 Pseudomonas sp. Flavobacterium sp. Культуры сильно разрастаются и перекрывают друг друга агрессия, антагонизм
55 10 10 Flavobacterium sp. Flavobacterium sp. Средний рост изоляция
Как видно из табл.1, культуры Pseudomonas sp. и Flavobacterium sp., Micrococcuc sp. и Brevibacterium sp., Bacillus subtillis и Flavobacterium sp. в вариантах, объединенных в сообщества без учета их принадлежности к той или иной таксономической группе, взаимодействуют друг с другом по типу "агрессия", или "конкуренция", что говорит об их полной несовместимости. Один из микроорганизмов в комбинации, входящий в данный тип взаимодействия полностью перекрывает при росте и подавляет развитие конкурирующей колонии микроорганизмов (рис.1).
Рис.1 Явление антагонизма между культурами Pseudomonas malei и Flavobacterium sp.
В данном случае наблюдается конкуренция за субстрат. Сладывающееся доминирование одной из культур (Pseudomonas malei, Micrococcuc sp , Bacillus subtillis) связано, вероятнее всего, с продуцированием метаболитов. В составе их вполне могут быть органические кислоты, эфиры, ферменты (протеазы, лизоцимы) и антибиотические вещества (о действии последних будет изложено отдельно).
Установлено, что в культурах, развивающихся на углеводородах с нечетным числом атомов, накапливается уксусная кислота с четным числом углеродных атомов. Возможно образование также муравьиной, пропионовой и масляной кислот. По сути, в культуральных жидкостях микроорганизмов из родов Pseudomonas, Rhodococ-cus всегда находятся свободные, не связанные дикарбоновые кислоты, под влиянием которых наблюдается подкисление среды [8, 1259]. Наблюдается также падение рН от 7 до 4 в процессе развития нефтеокисляющих бактерий в среде с нефтью [4, 207]. Причинами угнетения одних культур другими в ассоциациях могут быть эфи-
ры. Об образовании последних при терминальном окислении углеводородов было сообщено в более ранних работах [7, б7]. Из-за плохой растворимости в минеральной среде возможно накопление эфиров в культуральной жидкости в виду слабого растворения последних как субстрата питания. Этому также могут способствовать высокая щелочность и высокая концентрация аммиака и т.д. Конкуренция неизбирательна и наблюдается в тех случаях, когда нет взаимной пространственной изоляции микроорганизмов, имеющих совпадающие потребности в некоторых факторах внешней среды. В данном случае наблюдается полное вытеснение одного из конкурентов - так называемое самоочищение культуры. Возможно и то, что данная комбинация модели представляет собой тип "хищник - жертва", предполагающая наличие в них колебаний численности видов, делающие такие системы устойчивыми на протяжении длительного времени. Отсюда следует вывод, что в биологический препарат данные культуры входить одновременно не могут. На это указывает также наш опыт изучения ассоциативных культур нефте- и угле-водородокисляющих микроорганизмов, составленных в разные сообщества, и наблюдения по определению количества потребленного нефтяного субстрата в этих ассоциациях [3, 57].
Степень окисления нефти в этих сообществах гораздо ниже, чем в культурах, где отсутствует ингибирование. Это отмечено в сочетаниях культур Alcaligenes sp. и Brevibacterium sp, Alcaligenes sp. и Brevibacterium sp., Alcaligenes sp. и Pseudomonas sp. В той же тенденции наблюдалось совместное развитие микроорганизмов вида Micrococcus sp. и Pseudomonas sp., Micrococcus sp. и Bacillus subtilis. Список можно продолжить (табл.1, рис.2, 3). Основой таких взаимоотношений, вероятнее всего, является передача и снабжение каким-либо фактором роста, образование одним организмом субстрата, обеспечивающего развитие другого, удаление одним организмом продукта, токсичного для другого и т. д.
Остальные культуры сочетаются в различных комбинациях без ингибирования друг друга, в частности, Alcaligenes sp. и Brevibacterium linens, Alcaligenes sp. и Pseudomonas malei, Alcaligenes sp. и Flavobacterium sp., Alcaligenes sp. и Brevibacterium iodinum, Alcaligenes sp. и Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus sp. и Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus sp. и Bacillus subtilis и др. В данных комбинациях смешанных культур бактерий в основном прослеживалось синтрофное взаимодействие штаммов между собой по типу кооперации или симбиоза факультативного (рис.2), при котором так же неизбежен обмен
продуктами жизнедеятельности. Но развиваясь совместно в одинаковых условиях, микроорганизмы не подавляют друг друга.
При данном типе взаимодействия культуры также растут навстречу друг другу, разрастаются, но не сливаются, при этом у них сохраняется свободная зона изоляции. Кроме того, микроорганизмы - кооператоры могут существовать по отдельности
Рис.2. Явление симбиоза между культурами:
а)
Flavobacterium aguatile Pseudomonas facillis; Alcaligenes sp. Pseudomonas aeruginosa; Bacillus subtillis Pseudomonas mallei
б)
Pseudomonas aeruginosa Flavobacterium aguatile; Pseudomonas aeruginosa Micrococcus sp.; Bacilus subtilis Pseudomonas malei
Большинство культур в сообществах (табл.1, рис.3, 4) существуют по типу нейтрализма. Можно предположить, что здесь наблюдается ситуации "столкновения популяционных волн", т.е. речь идет о распространении бактериальных клеток по концентрационному градиенту питательного субстрата. Реализуясь в масштабе колонии, индивидуальное перемещение клеток ведет к формированию популяционной волны, характеризующейся повышенной плотностью клеток и распространяющейся по градиенту атрак-танта, при этом популяционные волны соседних колоний могут сталкиваться или нет. В последнем случае налицо взаимная изоляция двух популяционных волн, которые сближаются, но не вступают в непосредственный контакт (рис.4).
Кроме того, можно предположить, что по мере роста двух или более колоний навстречу друг другу происходит истощение питательных компонентов среды в зоне между краями сближающихся колоний. Колонии не сливаются потому, что клетки подвижных бактерий покидают обедненную субстратом межколониальную зону или движутся в направлении более высоких концентраций питательного субстрата.. Поэтому они не могут выйти за установившиеся границы колонии и пересечь зону агара, отделяющую данную колонию от соседней [6, 394].
При изучении разных типов взаимоотношений между микроорганизмами нельзя ограничиваться культивированием их только на твердых (агаризованных) средах. Для более полного выяснения имеющихся потенциальных возможностей образовывать продукты обмена микроорганизмы выращивают также на жидких элективных средах [5, 1067].
Рис.3. Явление изоляции между культурами Pseudomonas aeruginosa Brevibacterium iodinum
Flavobacterium aguatile; Micrococcus sp.;
Brevibacterium linens Alcaligenes sp.
Flavobacterium aguatile; Pseudomonas malei
Рис.4. Явление изоляции между культурами Flavobacterium aguatile Pseudomonas mallei Flavobacterium aguatile Flavobacterium sp.
Анализ данных, представленных в табл.1 и рис.1-4 с десятью культурами, засеянными в виде штриха, позволяет сделать вывод о том, что потенциал смешанной культуры нефтеокисляющих бактерий не является результатом простого суммирования свойств отдельных штаммов, входящих в ассоциацию. В этом случае использование ассоциации бактерий в определенной комбинации предпочтительнее. На примере замкнутой модельной экосистемы созданной искусственно, показано, что ассоциация углеводородокисляющих бактерий способна противостоять отрицательному воздействию нефтяного загрязнения, но в пределах допустимых концентраций углеводородов и в определенной комбинации бактерий [4, 209].
В условиях лабораторного культивирования микроорганизмы нередко попадают в исключительно благоприятные условия питания; для них подбираются оптимальная температура развития, благоприятная для роста влажность, кислотность среды, биогенные элементы (КРК), индуцирующие соединения, и другие факторы, которые организм обычно не имеет в естественных местах обитания (табл.2).
По результатам данных, представленных в таблице 2, следует, что биогенные элементы и индуцирующие вещества оказывают стимулирующее действие на развитие ассоциации бактерий. Достигнуто также последнее в специальных опытах, проводимых в струйно-отстойном аппарате (СОА) по очистке углеводородсодержащих сточных вод "Казаньоргсинтез" с ассоциацией культур НиУОМ, специально подобранных на основе предыдущих экспериментов. В целом, в этих опытах выявлена эффективность очистки от углеводородов до 82% по сравнению 42% контрольными.
Таблица 2
Параметры и условия выращивания аборигенных форм углеводородокисляющих микроорганизмов в __________________________________ферментере (АНКУМ-2М)_____________________________________
№ Условия t°C рН Плотность суспензии микро организмов Количество бактерий, кл/^м3
Нефтепродукты, мг/дм3 Биогенные элементы N P K Индуцирующие соединения
1 - контроль - 2S 7,2 0,0S б,1-107
2 20 100:05:01 - 2S 7,S 0,3S 2,91 ■ 1 0s
3 20 100:05:01 35-10_б 2S 7,1 0,07 5,3-107
4 20 100:0.1:0.1 35-10_б 2S 7,4 0,1 7,б-107
5 10 100:2.5:0.5 17,5 ■ 10“б 2S 7,5 0,13 9,97-107
б 20 100:05:01 35-10_б 2S 7,4 0,45 3,45 ■ 108
7 20 100:05:01 70-10“б 2S 7,3 0,41 3,14-108
S 40 100:05:01 35-10_б 2S 7,7 0,2 1,53-108
9 40 100:05:01 35-10_б 37 7,0 0,1S 1,38-108
Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что в целом типы взаимоотношений изученных нефтеокисляющих микроорганизмов в процессе совместного их развития в среде с углеводородами характеризовались изоляцией, агрессией (антагонизм), кооперацией и симбиозом (табл.1). Но преобладающими формами взаимоотношений между аборигенными штаммами (10) были изоляция, кооперация и агрессия (антагонизм). Формы конкуренции и агрессии проявились лишь у культур Pseudomonas sp. и Flavobacterium sp., Micrococcuc sp. и Brevibacterium sp., Bacillus subtillis и Flavobacterium sp. Чувствительные к антагонисту организмы развивались на большем или меньшем отдалении от штриха антагониста. Максимальное действие антагониста проявилось на тот организм, развитие которого проходит дальше всего от штриха.
Таким образом, из результатов исследований следует, что путем целенаправленного выбора (на основе длительного выращивания бактерий в средах с углеводородами, в частности, в среде с товарной нефтью) удается создать ассоциацию штаммов нефтеокисляющих микроорганизмов, "работающих" во взаимосвязи направленного действия, конечная цель которого - достижение полноты биодеструкции нефтяного загрязнения, т.е. перевод ее из малоокисленного в полностью
окисленное состояние. В наших экспериментах это достигнуто группой нефте- и углеводородо-кисляющих микроорганизмов. По сути, речь идет о создании нами бактериальных препаратов промышленного образца [4, 208].
1. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий: Учеб. пособие. Л., 1989.
2. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учеб. пособие. 4-е изд., перераб. и доп. М., 1986.
3. Морозов Н.В., Николаев В.Н. Влияние условий среды на развитие нефтеокисляющих микроорганизмов // Гидробиологический журнал. 1978. Т.14. №4. С.55-61.
4. Морозов Н.В., Жукова О.В. Бактериальные препараты - деструкторы углеводородов, их разработка и использование для биоремедиации водоемов и почв от нефтяных загрязнений. Казань, 2006. С.209.
5. Николаев Ю.А. Дистантные взаимодействия между клетками бактерий // Микробиология. 2002. Т.61. №6. С.1070.
6. Олескин А. В. Взаимоотношения микроорганизмов с точки зрения биополитики // Микробиология. 1993. Т.62. №3. С.390-395.
7. Самсонова А.С. Микробы против микробов. М., 1995.
8. Ршпейу W.R., КаШо Я.Б. 1964. I Вайепо1. 1964. Т.87. Р.1261.
INVESTIGATION OF CORRELATION OF ACID HYDROCARBON MICROORGANISMS IN ASSOCIATION, USING FOR CONTROLLED WATER SANITATION OF OIL POLLUTION
O.V.Zhukova, N.V.Morozov
Correlation of ten original stamms of oil and acid hydrocarbon microorganisms, which were detected in different kinds of environment, have been studied. The main purpose of these exploration is the choice of oil oxidizing bacteria into associative culture, which can decay hydrocarbon class into final products. Exploration cultures relations, their joint work in oil oxidizing pollution were revealed, but the main point is compatibility, that let their simultaneous usage for oil destruction and its derivatives in definite regime of oil technological waste deep cleaning.
