CC BY
43
ЭКОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ И РАСТЕНИЙ / ECOLOGY OF MICROORGANISMS AND PLANTS
УДК 574.58:579.264 AGRIS F30
https://doi.org/10.36906/2311-4444/22-1/01
Соловьянова Н.А., Емельянова Е.К., Андреева И.С.
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОЛЕНЫХ ОЗЕР КУЛУНДИНСКОЙ ОЗЕРНОЙ СИСТЕМЫ
Solovyanova N.A., Emelyanova E.K., Andreeva I.S.
MICROBIOLOGICAL FEATURES
OF THE SALT LAKES OF THE KULUNDA LAKE SYSTEM
Аннотация. Объектом исследования являлись вода и донные осадки соленых озер Большое Яровое, Бурлинское, находящихся в Кулундинской степной низменности и имеющих рекреационное значение. Цель работы - изучение антибактериальных и противокандидозных свойств воды и донных отложений озер Кулундинской озерной области в контексте их экологического состояния. Основными факторами воздействия на бассейны озер Б. Яровое и Бурлинское являются интенсификация рекреационной нагрузки в связи с развитием внутреннего туризма, деятельность промышленных предприятий, и, как следствие, смыв загрязняющих веществ, добыча и транспортировка соли (в озере Бурлинском) и практически полная выемка иловых грязей в озере Б. Яровом, распашка прилегающих территорий. В воде и донных осадках не обнаружены возбудители инфекционных болезней, а общее микробное число составляет около 102 КОЕ/мл. Преобладающей группой микроорганизмов, обнаруженной на агаризованных питательных средах, являются неспороносные бактерии. Вода соленого озера Б. Ярового, стерилизованная фильтрацией, обладает ингибирующими свойствами по отношению ко всем исследованным 14-ти грамположительным и грамотрицательным тест-штаммам микроорганизмов, а вода озера Бурлинского - по отношению к девяти штаммам грамотрицательных бактерий Salmonella sonnei 32, Klebsiella pneumonia В-4894, Pseudomonas mirabilis 160205, Serratia marcescens d, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, Escherichia coli 6645 ATCC 25922, грамположительным бактериям Staphylococcus aureus АТСС 6538, Mycobacterium smegmatis GK и относительно возбудителя кандидозов Candida albicans 620. Показано также, что антагонистической активностью обладают и культуры спорообразующих бактерий, выделенных из воды и донных осадков исследуемых озер. В основе экологической устойчивости экосистем озер, несмотря на антропогенную трансформацию и климатические изменения, влияющие на водный и солевой режим, лежат биогенные процессы, которые обеспечивают резистентность к поступающим извне привнесенным
Abstract. The object of the study was the water and bottom sediments of the Bolshoye Yarovoye and Burlinskoye salt lakes located in the Kulunda steppe lowland and having recreational value. The aim of this work is to study the antibacterial and anti-candidiasis properties of water and bottom sediments of lakes in the Kulunda lake region in the context of their ecological state. The main factors affecting the basins of lakes B. Yarovoe and Burlinskoe are the intensification of the recreational load due to the development of domestic tourism, the activities of industrial enterprises, and, as a consequence, the washout of pollutants, the extraction and transportation of salt (in Lake Burlinskoe) and the almost complete extraction of silt mud. (in Lake B. Yarovoe), plowing of adjacent territories. No causative agents of infectious diseases were found in the water and bottom sediments, and the total microbial count is about 102 CFU / ml. The predominant group of microorganisms found on agar culture media are non-spore-bearing bacteria. The water of the salty lake B. Yarovoe, filtered from microorganisms, possesses inhibitory properties in relation to all studied 14 gram-positive and gramnegative test strains of microorganisms, and the water of Lake Burlinskoye - in relation to nine strains: gram-negative bacteria Salmonella sonnei 32, Klebsiella pneumonia B-4894, Pseudomonas mirabilis 160205, Serratia marcescens d, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, Escherichia coli 6645 ATCC 25922, gram-positive bacteria Staphylococcus aureus ATCC 6538, Mycobacterium smegmatis GK and regarding the causative agent of candidiasis Candida albicans 620. It was also shown that pure cultures of spore-forming bacteria isolated from the water and bottom sediments of the studied lakes also have antagonistic activity. The ecological stability of lake ecosystems, in spite of anthropogenic transformation and climatic changes affecting the water and salt regime, is based on biogenic processes that provide resistance to
микроорганизмам, в том числе патогенным, и их элиминацию.
Ключевые слова: озеро Большое Яровое; озеро Бурлинское; антагонизм микроорганизмов,
Кулундинская низменность; микроорганизмы;. Информация об авторах: Соловьянова Надежда Алексеевна, Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора, г. Новосибирск, Россия, solovyanova_na@vector.nsc.ru; Емельянова Елена Константиновна, ORCID: 0000-00030970-1447, канд. биол. наук, Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора; Новосибирский государственный медицинский университет, г. Новосибирск, Россия, emelen1@yandex.ru; Андреева Ирина Сергеевна, 0КСГО:0000-0002-3966-3763, канд. биол. наук, Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора Россия, г. Новосибирск, andreeva_is@vector.nsc.ru
Соловьянова Н.А., Емельянова Е.К., Андреева И.С. Микробиологические особенности соленых озер Кулундинской озерной системы // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2022. № 1(57). С. 4-15. https://doi.org/10.36906/2311-4444/22-1/01
Solovyanova, N.A., Emelyanova E.K. & Andreeva I.S. (2022). Microbiological Features of the Salt Lakes of the Kulunda Lake System. Bulletin of Nizhnevartovsk State University, (1(57)), 4-15. (in Russ.). https://doi.org/10.36906/2311-4444/22-1/01
Введение. Микробиота является динамичным компонентом экосистемы водоёмов, а внутрисезонные и межгодовые изменения видового и количественного состава микробиоценоза озёр, особенно малых, очень велики. Условия среды в озёрах характеризуются, прежде всего вертикальной и горизонтальной пестротой и большим размахом колебаний. На распространение микроорганизмов в озерах влияет множество факторов среды: климат и температура, наличие или отсутствие движения воды, уровень минерализации, жесткость воды, содержание биогенных веществ, количество растворенного в воде кислорода, наличие водной растительности, геохимия подстилающих пород, этап сукцессионного развития водоема и др.
Особый интерес представляет изучение микробиологических особенностей соленых озер, имеющих рекреационное значение, например, в Кулундинской степи Алтайского края. Кулундинская степная низменность является аккумулятивной равниной, располагается в междуречье Оби и Иртыша и характеризуется наличием бессточных озёр с солёной или горько-солёной водой. Характерными особенностями Кулундинской низменности являются незначительные колебания высот, наличие длинных пологих грив высотой около 4 метров. Режим увлажнения юга Западной Сибири носит пульсирующий характер: фазы усыхания озерных систем сменяются фазами регрессии. Меняется не только уровень воды, но и степень зарастания, видовой состав водорослей и высшей водной растительности, минерализация и соотношение основных ионов, что влияет на видовой состав фито-, зоо-, микробопланктона. В течение сезона открытой воды минерализация в озерах может значительно изменяться в сторону повышения, что приводит к изменению видового состава планктонного сообщества [10]. Глубина и площадь озер непостоянны
microorganisms introduced from outside, including pathogenic ones, and their elimination. Keywords: Lake Bolshoye Yarovoe, Lake Burlinskoe, Kulundinskaya lowland,
microorganisms, antagonism of microorganisms. About the authors: Solovyanova Nadezhda Alekseevna, State Research Center of Virology and Biotechnology "Vector" Rospotrebnadzor, Novosibirsk, Russia,
solovyanova_na@vector.nsc.ru; Emelyanova Elena Konstantinovna, ORCID: 0000-0003-0970-1447, Ph.D., State Research Center of Virology and Biotechnology "Vector" Rospotrebnadzor; Novosibirsk State Medical University, Novosibirsk, Russia, emelen1@yandex.ru; Andreeva Irina Sergeevna, 0RCID:0000-0002-3966-3763, Ph.D., State Research Center of Virology and Biotechnology "Vector" Rospotrebnadzor, Novosibirsk, Russia, andreeva_is@vector.nsc.ru
в зависимости от периодов засушливости и обводнения, в связи с чем они могут варьироваться от пресного состояния к солоноватому или горько-соленому, и отличаются гидрографическими особенностями, формой береговой линии, степенью зарастания и характером литорали. Наиболее подвержены антропогенному влиянию озера, расположенные вблизи населенных пунктов, с преобразованным берегом, зонами отдыха и купания, где происходит избыточное поступление привнесенной микробиоты и органических и промышленных отходов.
Похожая экологическая ситуация описана для другого соленого озера с рекреационным использованием в Хакасии - Ширы, на берегу которого расположен курорт, где главными химическими загрязнителями также являются привнесённые органические вещества и попадающие с поверхностными и хозяйственно-бытовыми стоками патогенные микроорганизмы, в том числе энтеробактерии [14; 21].
Экологическое равновесие озер поддерживается в результате самоочищения за счет эндогенной микробиоты, обеспечивающей секрецию метаболитов, подавляющих рост патогенных микроорганизмов, а также за счет повышенной концентрации соли, негативно влияющей на привнесение аллохтонных микроорганизмов.
Объектом настоящего исследования являлась вода и донные осадки соленых озер Большое Яровое, Бурлинское, находящихся в Кулундинской озерно-аллювиальной степной низменности.
Цель работы - изучение антибактериальных и противокандидозных свойств воды и донных отложений озер Кулундинской озерной области в контексте их экологического состояния.
Материалы и методы исследования. Отбор проб воды и донных отложений исследуемых озер осуществляли в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» [6] в тихую безветренную погоду при удалении от береговой линии на расстоянии 30 м (рис. 1).
Рис. 1. Местоположение точек отбора проб на озере Бурлинское (1) и Б.Яровое (2)
(Конструктор карт. https://yandex.ru/map-constructor)
Для обнаружения контаминации образцов воды и донных отложений патогенными микроорганизмами исследуемые образцы высевали на селективные агаризованные питательные среды: энтеробактоагар, висмутсульфитный агар, стафилококкагар, желточно-солевой агар, среды SS, Плоскирева, Левина, в соответствии с рекомендациями [17]. Общее микробное число определяли при высеве исследуемых образцов на ГРМ-агар и среду ГРМ с добавлением 5, 7, 9% NaCl; для выявления в пробах микромицетов применяли агаризованную среду Сабуро (среды производства ФБУН ГНЦ ПМБ, г. Оболенск).
Определение антимикробной активности. Образцы воды для определения антимикробной активности освобождали от микробной контаминации последовательной фильтрацией через мембранные фильтры с размером пор 0,45 и 0,22 мкм. В качестве патогенных тест-штаммов микроорганизмов использовали грамположительные, грамотрицательные бактерии и дрожжеподобный гриб рода Candida из состава коллекции бактерий, бактериофагов и грибов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора (табл. 1).
Таблица 1
Перечень патогенных тест-штаммов микроорганизмов, используемых для определения антимикробной активности воды и осадков исследуемых озер
№ п/п Наименование тест- штамма Колл. № Гр-реакция Группа патогенности
1 Staphylococcus aureus АТСС 6538 В-1266 + 4
2 Streptococcus faecalis 555 B-4426 В-330 + 4
3 Salmonella typhimurium 2606 B-581 - 4
4 Klebsiella pneumonia В-4894 В-378 - 4
5 Shigella sonnei 32 B-582 - 3
6 Staphylococcus epidermidis 1833 MRSE В-1348 + 4
7 Serratia marcescens d В-1 - 4
8 Escherichia coli АТСС 25922 B-1373 - 4
9 Bacillus cereus ATCC 10702 B-1367 + 4
10 Bacillus subsp. spizizenii АТСС 6633 B-1376 + 4
11 Proteus mirabilis 160205 В-1267 - 4
12 Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027 B-656 - 4
13 Mycobacterium smegmatis GK В-836 + 4
14 Candida albicans 620 Y-583 + 3
Для определения антимикробной активности применяли совместное инкубирование образцов фильтратов и суспензий патогенных бактерий в жидкой питательной среде ЬБ (Б1&о, США). Для исключения возможного влияния аборигенной микробиоты на антимикробную активность образцы воды были стерилизованы фильтрацией. Фильтраты образцов воды по 0,3 мл вносили в пробирки с 0,3 мл среды ЬБ и 0,01 мл суточной культуры тест-штамма, суспендированной в физиологическом растворе до оптической плотности 105-6 кл/мл. Далее пробирки с культурами и фильтратами выдерживали в аэрируемых условиях на термостатируемой качалке при температуре 37°С в течение 24 час. Полученные культуральные жидкости и их десятикратные разведения (до 10-7) высевали методом микротитрирования по 10 мкл, в двух повторах на агаризованную среду ГРМ и инкубировали емкости с высевами в термостате при температуре 37°С, в течение 18-24 часов, после чего подсчитывали количество выросших колоний для определения КОЕ/мл суспензии. Пробы культуральной жидкости для определения титра жизнеспособных клеток отбирали через 10 мин инкубирования и через 24 час. В качестве контроля жизнеспособности клеток культуры определяли титр клеток в суспензии тест-штаммов без добавления исследуемых образцов воды.
Для определения взаимного антагонизма применяли метод отсроченных перпендикулярных штрихов на агаризованной среде при совместном культивировании патогенных тест-штаммов и изолятов, выделенных из воды и донных осадков озер [9].
Чувствительность к антибиотикам определяли диско-диффузионным методом согласно рекомендациям Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии [16]. В работе использованы диски с антибиотиками (мкг/диск): оксациллин (1), эритромицин (15), левофлоксацин (5), клиндамицин (10), бензилпенициллин 10ЕД (6 мкг), ципрофлоксацин (5), ванкомицин (30), имипенем (10), амикацин (30), тикарциллин/клавуланат (75/10), цефтазидим (30), цефтриаксон (30), цефепим (30), цефотаксим (30).
Результаты и обсуждение. Оба исследуемых озера располагаются вблизи города Славгорода, что сказывается на интенсивности антропогенной нагрузки.
Большое Яровое (Б. Яровое) занимает глубокую котловину (около 25 м) с крутыми и обрывистыми берегами, изрезанными глубокими оврагами с перепадами высот 10-15 м и является самой низкой точкой Алтайского края. Юго-западный берег имеет вид крутого яра высотой до 20 м, в области уреза имеются выходы грунтовых вод. Берег восточной части возвышается над уровнем озера на 1,5-2,0 м. Площадь акватории составляет 70 км2 со средней глубиной 4 м, с максимальной глубиной около 9 м. Длина озера 11 км, ширина 7,9 км. Донные грунты классифицируются как песчаные (крупнозернистый желтый песок) - 15%, песчано-илистые - 25%, илистые (черные, серо-черные и темно-серые илы) - 60%, имеются прослойки галита, мирабилита. Донные отложения содержат илы с мощностью залегания около 0,6-1,5 м. Озеро бессточное, питание атмосферное и грунтовое. Основные составляющие приходного водного баланса озера - весенний сток с водосбора, выходы грунтовых вод у крутых берегов, зимние и летние осадки, в расходной части -испарение. На берегу озера расположен город Яровое, грязелечебный санаторий «Химик», КГБУЗ «Краевой лечебно-реабилитационный центр озеро Яровое» [2], что значительно увеличивает на летний период антропогенный пресс доходя до 15 тыс. человек в день (https://clck.ru/bNFAw). Основу лечения в санатории составляют илово-сульфидные грязи, запас которых в озере Б.Яровое уже исчерпан, в связи с чем их доставляют с озера М. Яровое. В результате техногенного влияния, расположенного рядом и функционировавшего с 1944 г ОАО «Алтайхимпром», произошло накопление ртутьсодержащих отходов в донных осадках озера [12]. Основными диффузными источниками поступления техногенной ртути в озеро являются береговые отвалы твердых отходов комбината, особенно в период снеготаяния [19]. Содержание ртути на твердых частицах озерной воды составляло 0,22 ± 0,21 мг/кг, в донных осадках 0,16 ± 0,14 мг/кг [15].
Озеро используется в качестве места сброса хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод после очистки, но при этом является важным промысловым водоемом для рачка артемии - единственного представителя мезозоопланктона [1; 3].
Минерализация воды озера Б. Яровое составляла в разные годы 110-120 [7], 133 [12; 13], 179,4 г/л [11] и могла колебаться от 90,0 (май 2005 г.) до 226,0 г/л (сентябрь 2007 г.) [5], от 146 на поверхности у северо-восточного берега до 206 г/л - у западного берега.
Вода оз. Б. Яровое относится к ультрагалинной соленой хлоридно-натриевой III типа по классификации О.А. Алекина. Преобладающими катионами и анионами для нее являются ионы натрия - 41768-66160 мг/дм3 и хлора - 85080-120530 мг/дм3. Среди остальных катионов преобладают ионы магния (10445-11125 мг/дм3), среди анионов - сульфат-ионы (6650-8200 мг/дм3).
Характерной особенностью для гипергалинных озер является превышение Mg+2 над Ca+2. С ростом минерализации воды в озере отношение Mg+2/Ca+2 увеличивается. Значение рН в диапазоне 7,75-8,0 [8].
В озере Б. Яровое наблюдается температурная стратификация с сохранением в летний период отрицательных температур. В июне температура поверхностного слоя рапы достигает 18-19,9°С, температура воды у дна (на глубине 8-9 м) может быть отрицательной и составлять до -5°С [4].
Озеро Бурлинское расположено в котловине с обрывистыми, от 3 до 5 м, берегами, со средней глубиной 1,65 м. На озере у посёлка Бурсоль с 1762 года добывается поваренная соль на крупнейшем месторождении поваренной соли в Западной Сибири. Минерализация воды озера Бурлинское составляла в разные годы от 253,0 г/л [20] до 346,2 г/л [11].
Наивысшее положение уровня водной глади отмечается во второй декаде апреля, наиболее низкое - в первой декаде октября. Летом и осенью обычно испарение с поверхности озера превышает выпадение осадков. Зимой наблюдается подъем уровня воды, что связано с притоком подземных вод при отсутствии испарения и ледового покрова. При низких уровнях воды в летний период насыщенность солями значительно возрастает. При кристаллизации солей происходит садка. Не растворившаяся садка уплотняется под влиянием накапливающихся над ней слоев, превращаясь в корневую соль [20].
Численность микроорганизмов в воде озер зависит от объема поступающего доступного органического вещества и начинает увеличиваться весной, с началом фотосинтеза и седиментации фитопланктона, снижаясь к концу зимнего периода с возникновением его дефицита в подледном пространстве [18]. В связи с этим отбор проб воды осуществляли в летний период, когда разнообразие микробиоты наиболее представлено. В момент взятия значение рН образцов составляло для озера Б.Ярового - 7,42, для озера Бурлинского - 6,1.
Несмотря на интенсивную рекреационную нагрузку, в воде изучаемых озер Б. Яровое и Бурлинское не обнаружены патогенные культуры, относящиеся к родам Shigella, Salmonella, Escherichia, Staphylococcus. Образцы воды и донных осадков озера Б.Ярового, высеваемые на среду Сабуро и другие агаризованные среды, не содержали микромицетов, а в воде и донных осадках озера Бурлинского их содержание составляло всего 1 КОЕ/мл. Общее микробное число на стандартной среде ГРМ составило для воды озера Б. Ярового 1,15*102 КОЕ/мл, для Бурлинского -1,05*102 КОЕ/мл, для донных осадков озера Б.Ярового составляло 5,65*103 КОЕ/мл, для Бурлинского - 7,5*102 КОЕ/мл (рис. 2). Вода более соленого Бурлинского озера по сравнению с водой озера Б.Ярового содержала большую концентрацию галофильных микроорганизмов. На среде ГРМ с 5% NaCl численность для озера Б.Ярового составила 0,25* 102 КОЕ/мл, для Бурлинского - 10*102 КОЕ/мл (т.е. в 40 раз выше), на среде ГРМ с 7% NaCl численность для озера Б. Ярового составила 0,55*102 КОЕ/мл, для Бурлинского - 3,15*102 КОЕ/мл (т.е. в 5,72 раза выше), на среде ГРМ с 9% NaCl численность для озера Б. Ярового составила 0,2*102 КОЕ/мл, для Бурлинского - 10,7*102 КОЕ/мл (т.е. в 53,5 раз выше).
На стандартной среде ГРМ преобладающей группой бактерий во всех образцах были неспороносные бактерии (рис. 2), наименее представленной - кокки. Однако, в образцах донных осадков озер, высеянных на среду с 5% NaCl, кокки составляли 100%. Интересно, что в пробах воды и донных осадков обоих озер на средах с концентрацией NaCl 7% и 9% кокки не обнаружены,
преобладающими являлись неспороносные бактерии. Во всех образцах воды и донных осадков, высеянных на среду ГРМ 9%, обнаруживались только неспороносные бактерии (рис. 2-4).
Поскольку санаторно-курортное лечение в учреждениях, расположенных вблизи соленых озер, обычно подразумевает купание, представлялось интересным исследовать антибактериальную активность воды относительно патогенных микроорганизмов и оказание ее возможного положительного оздоровительного эффекта на купающихся (табл. 2).
100
50
95,65 100-92,85
L54 ^ 62,68
5 !Л 16^6,6 и
Б.Яровое, вода Бурлинское, Б.Яровое, Бурлинское, Бурлинское,
вода донные осадки донные осадки солевые
I неспорообразующие бактерии, %
отложения
I спорообразующие бактерии, % ■ кокки, %
Рис. 2. Содержание бактерий по группам (спорообразующие, неспороносные, кокки) в образцах воды, донных осадков и соли озер на стандартной среде ГРМ
100 80 60 40 20 0
1 пп 1 МП 1
100 00 1
II 0 0 0 0
00
Б.Яровое, вода Бурлинское, вода
50 50
0
Б.Яровое, Бурлинское, Бурлинское, донные донные солевые
осадки осадки отложения
■ неспорообразующие бактерии, % ■ спорообразующие бактерии, % ■ кокки, %
Рис. 3. Содержание бактерий по группам (спорообразующие, неспороносные, кокки) в образцах воды, донных осадков и соли озер на среде ГРМ 5%№С1
100 80 60 40 20 0
90
100
10 0
65
I
1 23 1
Бурлинское, вода
Б.Яровое, вода I неспорообразующие бактерии, %
89,47
Б.Яровое, Бурлинское,
донные осадки донные осадки
спорообразующие бактерии, %
79
30
0
Бурлинское,
солевые отложения кокки, %
Рис. 4. Содержание бактерий по группам (спорообразующие, неспороносные, кокки) в образцах воды, донных осадков и соли озер на среде ГРМ 7%№С1
0
Таблица 2
Определение антимикробной активности проб воды при совместном инкубировании с клетками тест-штаммов
№ Тест-штамм Время культивирования Образец / титр клеток тест-штамма (КОЕ/мл)
вода, озеро Яровое вода, озеро Бурлинское *соль, озеро Бурлинское контроль штамма (б/д)
1. Salmonella typhimurium В-581 10 мин 1,7х107 1,8х107 1,9х107 1,65х107
24 часа 7,0х106 1,8х109 3,5х109 9,0х109
2. Shigella sonnei В-582 10 мин 1,8х107 1,8х107 2,0х107 1,55х107
24 часа 9х104 1,9х106 1,3х1010 2,2х1010
3. Klebsiella pneumonia В-378 10 мин 9,0х106 1,1х107 1,05х107 1,4х107
24 часа 4,0х106 5,0х107 1,2х109 6,0х109
4. Proteus mirabilis В-1267 10 мин 6,0х106 4,5х106 8,0х106 7,0х106
24 часа 9,0х102 6,5х106 2,0х108 6,0х108
5. Streptococcus faecalis В-330 10 мин 6,5х106 5,0х106 4,0х106 6,5х106
24 часа 6,0х106 1,05х107 1,5х108 3,0х108
6. Staphylococcus epidermidis В-1351 10 мин 1,7х105 1,9х105 1,9х105 1,3х105
24 часа 3,5х104 3,0х107 1,25х108 4,5х108
7. Bacillus cereus В-1367 10 мин 1,15х105 1,8х105 1,9х105 2,5х105
24 часа 6,0х104 4,0х106 4,0х106 6,0х106
8. Bacillus subtilis В-1376 10 мин 1,65х106 1,45х106 1,5х106 2,5х106
24 часа 5,4х106 2,5х108 3,0х108 5,0х108
9. Serratia marcescens d В-1 10 мин 4,8х106 3,2х106 2,45х106 5,0х106
24 часа 1,9х104 2,65х104 5,5х106 5,0х108
10. Staphylococcus aureus В-1266 10 мин 5,0х106 6,5х106 5,5х106 2,1х106
24 часа 9,5х106 9,0х106 8,0х108 1,9х109
11. Candida albicans Y-583 10 мин 7,0х104 8,0х104 6,2х104 6,5х104
24 часа 1,65х103 6,5х104 7,0х105 7,0х106
12. Pseudomonas aeruginosa B-656 10 мин 1,5х107 2,0х107 1,15х107 2,5х107
24 часа 1,85х103 1,5х103 6,5х103 8,5х108
13. Escherichia coli B-1373 10 мин 5,5х107 6,5х107 3,5х107 9,0х107
24 часа 1,35х104 1,8х104 5,2х108 5,0х108
14. Mycobacterium smegmatis B-836 10 мин 4,5х102 3,5х102 3,8х102 3,5х102
24 часа 4,5х102 4,5х102 5,5х104 3,5х106
*соль - садка соли со дна озера Бурлинского в количестве 1 г с добавлением 10 г дистиллированной воды
При совместном инкубировании образцов озерной воды и патогенных тест-штаммов снижение концентрации клеток по сравнению с контролем спустя 24 часа культивирования оказывала вода озера Ярового: снижение титра клеток в культуральной жидкости на два порядка наблюдали для штаммов S. faecalis В-330, B. cereus В-1367, C. albicans Y-583, на три порядка для штаммов S. typhimurium B-581, K. pneumonia B-378, S. aureus B-1266, на четыре порядка для штаммов S. sonnei B-382, Р. mirabilis В-1267, S. epidermidis В-1351, S. marcescens B-1, E. coli B-1373, M. smegmatis B-836, на пять порядков для штамма P. aeruginosa B-656.
Образцы воды озера Бурлинского повлекли снижение концентрации клеток в сравнении с контролем на один порядок для тест-штаммов S. faecalis В-330, S. epidermidis В-1351, на два порядка - для штаммов C. albicans Y-583, K. pneumonia B-378, Р. mirabilis В-1267, на 3 порядка для штаммов S. aureus B-1266, на 4 порядка для штаммов S. sonnei B-582, S. marcescens B-1, E. coli B-1373, M. smegmatis B-836, на 5 порядков для штамма P. aeruginosa B-656. Вода озера Бурлинского не оказала бактериостатического эффекта на штаммы S. typhimurium B-581, B. cereus B-1367, B. subtilis B-1376. Следует отметить, что совместная 10-минутная экспозиция фильтратов и суспензий патогенных культур не выявила заметного антибиотического действия на микроорганизмы.
11
Вопреки ожиданиям, образцы донной соли озера Бурлинского в десятикратном разведении водой оказали меньший ингибирующий эффект по сравнению с озерной водой и только на 3 тест-штамма (табл. 2). В целом, вода озера Б. Ярового, несмотря на меньшую минерализацию, оказывала бактериостатический эффект на больший спектр штаммов. В связи с этим, предположительно, ингибирующий эффект по отношению к патогенным микроорганизмам оказывает не повышенная концентрация солей в составе воды и донных осадков, а органоминеральный комплекс веществ биогенного происхождения, например, метаболиты клеток бактерио-, фито- и зоопаланктона. По-видимому, антибактериальный и кандидостатический эффект связан с биогеохимической активностью иловых осадков, которые находились в точке отбора проб озера Б. Ярового и отсутствовали или находились ниже солевой садки в точке отбора проб озера Бурлинского. Кроме этого, озеро Б. Яровое является более глубоким и обладает большим биоразнообразием по сравнению с озером Бурлинским, что сказывается на стабильности экосистемы и возможном спектре противомикробных биологически активных соединений. Важно, что наибольший ингибирующий эффект соленой воды озер наблюдался по отношению к высокопатогенному штамму синегнойной палочки P. aeruginosa В-656, где все три образца испытуемой соленой воды оказали снижение роста бактерии на 5 порядков. Самое значительное снижение концентрации клеток в опытной суспензии (9,0*102 КОЕ/мл) по сравнению с контролем (6,5*106 КОЕ/мл) наблюдали для штамма Р. mirabilis В-1267 после совместного инкубирования с водой озера Б. Яровое в течение 24 часов.
Выделенные из воды исследуемых озер спорообразующие бактерии выборочно проанализированы на наличие антимикробной активности по отношению к патогенным тест-штаммам (проанализировано 20 культур). Наиболее выраженная активность всех исследуемых бактерий показана относительно штамма C. albicans Y-583 - зона угнетения роста составляла в среднем 23,7 мм, для 4-х штаммов (№ 55, 80, 100, 105) достигая 32 мм. Штаммы спорообразующих бактерий № 68, № 100 и N° Б2, выделенные из донных осадков, эффективно угнетали рост штаммов S. aureus B-1266, S. faecalis B-330, E. coli B-1373, K. pneumonia B-378, S. marcescens B-1, B. cereus B-1367, B. subtilis B-1376.
Штаммы спорообразующих бактерий № 68, № 100 и № Б2 были чувствительными к антибиотикам: левомицетину, амикацину, и бета-лактамам - имипенему, цефепиму, цефотаксиму, ципрофлоксацину, устойчивы к клиндамицину и оксациллину. Штамм № 68 был резистентен, а штаммы № 100 и № Б2 чувствительны к эритромицину, цефтриаксону, тикарциллину/клавуланату. Что касается тестирования остальных 17-ти штаммов выделенных спорообразующих бактерий на чувствительность к антибиотикам, то наиболее выраженная чувствительность обнаружена к эритромицину, левомицетину, амикацину, ципрофлоксацину, имипенему, цефепиму, цефотаксиму, наблюдалась резистентность к оксациллину, цефтазидиму, промежуточная чувствительность к клиндамицину, ванкомицину, бензилпенициллину, тикарциллину/клавуланату, цефртиаксону. Таким образом штаммы спорообразующих бактерий, не смотря на синтез собственных антибиотических метаболитов, проявляли чувствительность к применяемым антибиотикам.
Следует отметить, что спектр патогенных штаммов, подавляемых под влиянием образцов воды, шире, по сравнению со спектром, подавляемым спорообразующими бактериями, что возможно связано с малой выборкой спорообразующих бактерий.
Заключение. Основными факторами воздействия на бассейны озер Б. Яровое и Бурлинское являются интенсификация рекреационной нагрузки в связи с развитием внутреннего туризма, деятельность промышленных предприятий, и, как следствие, смыв загрязняющих веществ, в том числе, ртути в озере Б. Яровом, добыча и транспортировка соли в озере Бурлинском и практически полная выемка иловых грязей в озере Б. Яровом, распашка прилегающих территорий.
В воде и донных осадках не обнаружены возбудители инфекционных болезней, а общее микробное число составляло около 102 КОЕ/мл. Преобладающей группой культивируемых микроорганизмов, обнаруженных в условиях опыта в исследуемых образцах, являются неспороносные бактерии. Вода соленого озера Б. Ярового обладает ингибирующими свойствами по отношению ко всем исследованным 14-ти грамположительным и грамотрицательным тест-штаммам микроорганизмов, а вода озера Бурлинского - по отношению к девяти штаммам грамотрицательных бактерий: S. sonnei В-582, K. pneumonia В-378, Р. mirabilis В-1267, S. marcescens В-1, P. aeruginosa В-656, E. coli В-1373, грамположительным бактериям S. aureus В-1266, M. smegmatis B-836 и относительно возбудителя кандидозов C. albicans Y-583. Важно отметить, что наиболее выраженное антибиотическое действие озерной воды отмечено для возбудителей гноеродных инфекций, включая кожные заболевания, штаммам вида P. aeruginosa, S. aureus, S. epidermidis, C. albicans.
Показано также, что антагонистической активностью к патогенным тест-штаммам обладают культуры спорообразующих бактерий, выделенных из воды и донных осадков исследуемых озер.
В основе экологической устойчивости экосистем озер, несмотря на антропогенную трансформацию и климатические изменения, влияющие на водный и солевой режим, лежат биогенные процессы, которые обеспечивают резистентность к поступающим извне привнесенным микроорганизмам, в том числе патогенным, и их элиминацию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алешина Н.И. Реконструкция биологических очистных сооружений г. Яровое для защиты озера Большое Яровое от загрязнения // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2021. №3 (197). С. 34-38.
2. Антюфеева Т.В., Акимов О.С., Курепина Н.Ю., Дунец А.Н., Рымарь А.А. Гидроминеральные ресурсы как фактор развития лечебно-оздоровительного туризма в Алтайском крае // Наука и туризм: стратегии взаимодействия. 2019. №11. С. 63-76.
3. Бижанов А.Т. Региональные критерии нормирования сброса биогенных веществ в водные объекты на примере оз. Большое Яровое // Вестник современных исследований. 2018. №6.3. С. 80-84.
4. Веснина Л. Artemia Leach, 1819 гипергалинных озёр юга западной Сибири // Buletinul Academiei de §tiinte a Moldovei. §tiintele vietii. 2014. V. 322. №1. P. 90-103.
5. Веснина Л.В., Ронжина Т.О., Коротких В.Б., Пермякова Г.В., Клепиков Р.А. Результаты мониторинговых исследований промысловых гипергалинных озёр Алтайского края // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2011. №4. С. 46-51.
6. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. Дата введения 2001-07-01.
7. Дирин Д.А., Мардасова Е.В., Рыгалов Е.В. Ресурсы оздоровительной рекреации в Кулундинской степи // География и природопользование Сибири. 2017. №24. С. 11-33.
8. Долматова Л.А. Сезонная динамика гидрохимических характеристик оз. Большое Яровое // Мир науки, культуры, образования. 2010. №6-2. С. 272-277.
9. Егоров Н.С. Выделение микробов-антагонистов и биологические методы учета их антибиотической активности. М.: Изд-во МГУ, 1957. 78 с.
10. Ермолаева Н.И. К зоогеографическому анализу фауны зоопланктона озер юга Обь-Иртышского междуречья // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. 2015. №2 (37). С. 63-71.
11. Лебедева М.П., Лопухина О.В., Калинина Н.В. Особенности химико-минералогического состава солей в соровых солончаках и озерах Кулундинской степи // Почвоведение. 2008. №4. С. 467-480..
12. Леонова Г.А., Богуш А.А., Бобров В.А., Бадмаева Ж.О., Корнеева Т.В. Химические формы тяжелых металлов в рапе соляного озера Большое Яровое, оценка их биодоступности и экологической опасности // Экология промышленного производства. 2006. №2. С. 39-46.
13. Леонова Г. А., Богуш А. А., Бобров В. А., Бычинский В. А., Трофимова Л. Б., Маликов Ю. И. Эколого-геохимическая оценка соляных озер Алтайского края // География и природные ресурсы. 2007. №1. С. 51-59.
14. Лобова Т.И., Листова Л.В., Попова Л.Ю. Распределение гетеротрофных бактерии по акватории озера Шира // Микробиология. 2004. Т. 73. №1. С. 105-110.
15. Маликова И.Н., Устинов М.Т., Аношин Г.Н., Бадмаева Ж.О., Маликов Ю.И. Ртуть в почвах и растениях в районе озера Большое Яровое (Алтайский край) // Геология и геофизика. 2008. Т. 49. №1. С. 5966.
16. Методические рекомендации Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии «Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам». Версия 2021-01.
17. Методические рекомендации МР 4.2.0220-20. 4.2. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Методы санитарно-бактериологического исследования микробной обсемененности объектов внешней среды.
18. Сыренжапова А.С. Сезонные и межгодовые изменения активности микроорганизмов высокоминерализованных содово-соленых озер Онон-Керуленской группы: автореф. ... канд. биол. наук: Улан-Удэ, 2004. 19 с.
19. Темерев С.В., Галахов В.П., Эйрих А.Н., Серых Т.Г. Особенности формирования химического состава снегового стока в бессточной области Обь-Иртышского междуречья // Химия в интересах устойчивого развития. 2002. №10. С. 485-496.
20. Швецова А.В., Слажнева С.С., Антюфеева Т.В., и др. Экологическое состояние Бурлинского озера // География и природопользование Сибири. 2020. №27. С. 179-186.
21. Guseva N.V., Nalivayko N.G., Kopylova Y.G., Khvaschevskaya A.A., Vaishlya O.B. Chemical and microbial composition of Khakassia Saline Lakes with regard to their ecological state // IERI Procedia. 2014. V. 8. P. 130-135. https://doi.org/10.1016/j.ieri.2014.09.022
REFERENCES
1. Aleshina, N.I. (2021). Econstruction of biological treatment facilities in the town of yarovoye to protect lake big yarovoe from pollution. VestnikAltaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, (3 (197)), 34-38. (in Russ.).
2. Antyufeeva, T.V., Akimov, O.S., Kurepina, N.Yu., Dunets, A.N., & Rymar, A.A. (2019). Hydromineral resources as a factor of the development of health and health tourism in the altai region. Nauka i turizm: strategii vzaimodeistviya, (11), 63-76. (in Russ.).
3. Bizhanov, A.T. (2018). Regional'nye kriterii normirovaniya sbrosa biogennykh veshchestv v vodnye ob"ekty na primere oz. Bol'shoe Yarovoe. Vestnik sovremennykh issledovanii, (6.3), 80-84. (in Russ.).
4. Vesina, L. (2014). Artemia Leach, 1819 gipergalinnyh ozjor juga zapadnoj Sibiri. Buletinul Academiei de §tiin{e aMoldovei. §tiinfele viefii, 322(1), 90-103. (in Russ.).
5. Vesnina, L.V., Ronzhina, T.O., Korotkikh, V.B., Permyakova, G.V., & Klepikov, R.A. (2011). Rezul'taty monitoringovykh issledovanii promyslovykh gipergalinnykh ozer Altaiskogo kraya. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, (4), 46-51. (in Russ.).
6. GOST R 51592-2000. Voda. Obshchie trebovaniya k otboru prob. Data vvedeniya 2001 -07-01. (in Russ.).
7. Dirin, D.A., Mardasova, E.V., & Rygalov, E.V. (2017). Resources of the Improving Recreation in Kulunda Steppe. Geografiya iprirodopol'zovanie Sibiri, (24), 11-33. (in Russ.).
8. Dolmatova, L.A. (2010). Sezonnaya dinamika gidrokhimicheskikh kharakteristik oz. Bol'shoe Yarovoe. Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya, (6-2), 272-277. (in Russ.).
9. Egorov, N.S. (1957). Vydelenie mikrobov-antagonistov i biologicheskie metody ucheta ikh antibioticheskoi aktivnosti. Moscow. (in Russ.).
10. Ermolaeva, N.I. (2015). By Zoogeographical Analysis Zooplankton Fauna of the Lakes in the South of Ob-irtysh Interfluve. Izvestiya Altaiskogo otdeleniyaRusskogo geograficheskogo obshchestva, (2 (37)), 63-71. (in Russ.).
11. Lebedeva, V.M., Lopukhina, O.V., & Kalinina, N.V. (2008). Osobennosti khimiko-mineralogicheskogo sostava solei v sorovykh solonchakakh i ozerakh Kulundinskoi stepi. Pochvovedenie, (4), 467-480. (in Russ.).
12. Leonova, G.A., Bogush, A.A., Bobrov, V.A., Badmaeva, Zh.O., & Korneeva, T.V. (2006). (in Russ.).Khimicheskie formy tyazhelykh metallov v rape solyanogo ozera Bol'shoe Yarovoe, otsenka ikh biodostupnosti i ekologicheskoi opasnosti. Ekologiyapromyshlennogoproizvodstva, (2), 39-46. (in Russ.).
13. Leonova, G.A., Bogush, A.A., Bobrov, V.A., Bychinskii, V.A., Trofimova, L.B., & Malikov, Yu.I. (2007). Ekologo-geokhimicheskaya otsenka solyanykh ozer Altaiskogo kraya. Geografiya i prirodnye resursy, 1, 51-59. (in Russ.).
14. Lobova, T.I., Listova, L.V., & Popova, L.Yu. (2004). Distribution of Heterotrophic Bacteria in Lake Shira. Microbiology (Mikrobiologiya), 73(1), 89-93. (in Russ.).
15. Malikova, I.N., Uctinov, M.T., Anoshin, G.N., Badmaeva, Zh.O., & Malikov, Yu.I. (2008). Rtut' v pochvax i pacteniyax v paione ozepa Bol'shoe Yapovoe (Altaickii kpai). Geologiya i geofizika, 49(1), 59-66. (in Russ.).
16. Metodicheskie rekomendatsii Mezhregional'noi assotsiatsii po klinicheskoi mikrobiologii i antimikrobnoi khimioterapii "Opredelenie chuvstvitel'nosti mikroorganizmov k antimikrobnym preparatam". Versiya 2021-01. (in Russ.).
17. Metodicheskie rekomendatsii MR 4.2.0220-20. 4.2. Metody kontrolya. Biologicheskie i mikrobiologicheskie faktory. Metody sanitarno-bakteriologicheskogo issledovaniya mikrobnoi obsemenennosti ob"ektov vneshnei sredy. (in Russ.).
18. Syrenzhapova, A.S. (2004). Sezonnye i mezhgodovye izmeneniya aktivnosti mikroorganizmov vysokomineralizovannykh sodovo-solenykh ozer Onon-Kerulenskoi gruppy: avtoreferat. Ulan-Ude. (in Russ.).
19. Temerev, S. V., Galakhov, V. P., Eirikh, A. N., & Serykh, T. G. (2002). Osobennosti formirovaniya khimicheskogo sostava snegovogo stoka v besstochnoi oblasti Ob'-Irtyshskogo mezhdurech'ya. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya, 10(4), 485-496. (in Russ.).
20. Shvetsova, A.V., Slazhneva, S.S., Antyufeeva, T.V., Skripko, V.V., Pochemin, N.M., Kazartsev, D.S., & Rymar', A.A. (2020). Ecological Conditions of Burlin Lake. Geografiya i prirodopol'zovanie Sibiri, (27), 179-186. (in Russ.).
21. Guseva, N. V., Nalivayko, N. G., Kopylova, Y. G., Khvaschevskaya, A. A., & Vaishlya, O. B. (2014). Chemical and microbial composition of Khakassia Saline Lakes with regard to their ecological state. IERIProcedia, 8, 130-135. https://doi.org/10.10167j.ieri.2014.09.022
дата поступления: 25.09.2021 дата принятия: 03.02.2022
© Соловьянова Н.А., Емельянова Е.К., Андреева И.С., 2022
