CC BY
61
УДЕ 550.7
МИКРОФЛОРА САПРОПЕЛЕВЫХ ОЗЕР ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Бернатонис В.К., Трифонова Н.А., Кудашев И.Г*, Бернатонис П.В.
Изучена микрофлора вод и донных отложений сапропелевых озер Томской области« Выявлены микроорганизмы, участвующие в геохимических циклах углерода, азота, железа и серы. Проведены экспериментальные исследования по вторичному микробиологическому илообразованию.
Введение
Сапропели - органо-минеральные отложения пресноводных озер, имеющие зольность не более 85% [1]. Они состоят из пластического материала, минеральных новообразований хемогенного и биогенного происхождения и продуктов распада растительных и животных организмов. Условия сапропелеоб-разования определяются характером происходящих в озерах физико-химических и биогенных процессов. При этом главную роль играют биогенные процессы [2,3,4,5,6,7], протекающие в три сменяющие друг друга стадии [8]: первичную (фотосинтез), промежуточную (взаимодействие водной флоры и фауны) и конечную (илообразование). Продукция биомассы и деструкция автохтонных и аллохтонных органических компонентов происходят при заметном участии микроорганизмов [5].
Сапропелевые ресурсы области
Систематические специализированные геологоразведочные работы на сапропель в области не проводились. Оценка сапропелевых ресурсов осуществлялась в основном попутно в процессе поисков и разведки месторождений торфа. Сапропели как попутные полезные ископаемые, локализованные не только в озерах, но и под залежами торфа, выявлены на 49 торфяных месторождениях и их участках. При этом запасы и ресурсы сапропеля составляют (табл.1): в озерах (35 месторождений) - 43797 тыс. т и 1809 тыс, м3, под торфяной залежью (42 месторождения) - 37551 тыс. т и 2653 тыс. м3.
Озерные сапропели как основные полезные ископаемые (вне связи с месторождениями торфа) изучены слабо. Впервые исследование озер Томской области с целью выявления самостоятельных месторождений сапропеля было выполнено гидрогеологической партией конторы «Геоминвод» в 1974 году в Томском и Колпашевском районах. В 1979 - 1981 годах сотрудниками Томского НИИ курортологии изучались сапропелевые лечебные грязи в 12 озерах Томского, Первомайского и Колпашевского районов. В 1991 году ООО «Сапро-пэк» (г. Таллинн) на участках первоочередного освоения озерных месторождений сапропеля Карасевое (Колпашевский район) и Жарково (Шегарский район) проведены поисково-оценочные работы. В 1993 году ПРО «Новосибирскге-ология» осуществило поиски озерных месторождений сапропеля у сел Белобород ово, Семиозерки и Орловка Томского района и поисково-оценочные работы в Первомайском (озера Чертаны, "Успенское, Чертаники) и Зырянском (озера Марчиха и Курья) районах. В процессе выполнения этих научно-исследовательских и геологоразведочных работ сапропели были выявлены в 20 озерах, в 9 из которых (табл.2) они могут представлять промышленный интерес. Сум-
Таблица 1
Региональная структура запасов и прогнозных ресурсов сапропелей как г попутных полезных ..ископаемых* на месторождениях торфа
Запасы и прогнозные ресурсы, тыс. т (м7)
Административный район
в озерах
С2
]
Р2
Александровский Каргасокский Нарабельский Колпаше вский Верхнекетский
Чаинский Молчановский
Бакчарский Кривошеинский
Асиновский Тегуль детский Шегарский Томский Зырянский Кожевниковский
449 626 4158 4841 273 1069+(1476) 571 426 539 362 10622 504 (333) 705
61
5429
8948
2063
589 1562
1308 1107
132 877
3656 1910
737 1233
100 _
99+С599)
768 -
2442 -
1606 2515
7441 ■ 622
709+(2054) 160
229
Всего: 81348 тыс.т и 4462 тыс.м3
25145+(1809)
7641
11011
19227+(2653)
18324
.Таблица 2
Перспективные для освоения месторождения и проявления озерных
сапропелей
Название озера ..............................................................................4—......................«Г.................................................................. Класс(вид)сапропеля .................. л.......................................... Мощность залежи, м ...........................................................................4............................... Стадия работ Запасы и прогнозные , ресурсы, тыс.м3
Томский район
Кирек Известковый, органе-жел ез исты й5 торфянистый 0,2-8,5 Поисково-оценочные С2-2242,6 в нулевом контуре
Пиявочное Глинисты й До 8,0 Нет сведений Не оценены
Яково Органический, органо- сил икатны й До 1,2 Детальные поиски Рг260,0 в нулевом контуре
Семиозерки 1 Органический, органо-с ил и катны й 1,3 (средняя) Детальные поиски Р г26,0 в промышленном контуре
Шегарский район
Жарково Известковый, органо-известковистый, глинисто-известковистый 2,01 (средняя) Поисково-оценочные С2-907,0 в промышленном контуре
Колпашевский район
Карасевое Торфянистый, известковый До 4,5 Поисково-оценочные С2-8652,0 в промышленном контуре
Темное Глинистый 0,05-1,4 Детальная разведка А-25,6 в промышленном контуре
Светлое 1 Органический До 3,5 Нет сведений Не оценены
Первомайский район
Чертаны Органический 1,28 (средняя) Поисково-оценочные С-2-973,0 в промышленном контуре
марные запасы и ресурсы сапропелей составляют в них 13086,2 тыс. м3.
В 2001 году сотрудниками Томского политехнического университета в южных районах области были обследованы 302 озера и старых пруда, в том числе: в Асиновском районе - 70, Зырянском - 43, Томском - 44, Кожевни-ковском ~ 50, Шегарском - 25 и Кривошеинском - 70. Сапропелевые отложения установлены в 71 водоеме. Суммарные их ресурсы по категории Р2 составляют 26,1 млн. т (табл.3). Сапропели относятся к органическому, органо-си-ликатному и карбонатному классам.
Геологические ресурсы озерных сапропелей оценены в Томской области в 3 млрд. т [9].
Таблица 3
Прогнозные ресурсы озерных сапропелей в южных районах области (по результатам работ Томского политехнического университета)
Административный район . Количество месторождений Суммарные прогнозные ресурсы по категории Р2, млн т
Асиновский 14 7,37
Зырянский 7 8,62
Томский . 6 2,05
Кожевниковский 28 3,41
Шегарский 6 1.93
Кривошеинский 10 2,72
Всего 71 26,10
Методика исследований
Микробиологическому обследованию были подвергнуты воды и донные отложения 14 озер (табл. 4), расположенных в поймах рек Оби, Томи, Чулыма и Чети.
Пробы воды отбирали из приповерхностных слоев водоемов. При этом в воду погружали стерильные закрытые стеклянные сосуды, потом их открывали, а после заполнения снова закупоривали.
Пробы донных отложений отбирали на всю их глубину с помощью сапропелевого бура БС-1 с пробоотборочным челноком 1 м. Затем их упаковывали в двойные полиэтиленовые мешочки. В лабораторных условиях пробы перемешивали, после чего из них отбирали навески сапропелей на микробиологические анализы.
Микробиологические исследования озерных вод и иловых отложений проводили с использованием общепринятых методик [8,10,11].
Кроме того, в лабораторных условиях по методике Б.В. Перфильева [8, 12] был изучен состав микрофлоры в так называемом вторичном иловом профиле.
Химический состав и микрофлора озерных вод
В исследованных пойменных озерах преимущественным развитием пользуются гидрокарбонатно-сульфатные воды кальциево-магниевого кати-онного состава (табл. 5). Изредка встречаются гидрокарбонатные и гидрокар-бонатно-хлоридные воды того же катионного состава. Общая минерализация вод колеблется от 93,57 до 536,91 мг/л, составляя в среднем 267,93 мг/л. Реакция вод нейтральная или слабощелочная (рН=6,88-8,21). Режим озер чаще всего окислительный (ЕЬ= +35 - 4-237 мВ). Лишь в одном озере с торфянистым видом сапропеля наблюдается восстановительная обстановка (ЕЬ= -43 мВ).
Таблица 4
Местоположение обследованных озер
№№ п.п. Шифр озера Название озера Географические координаты Пойма реки Объект исследования Административный район
1 АСС-14 Без названия 57° 15'41.3" 85° 55; 23,7" Р. Чулым Вода Асиновский
2 ÀCC-15 Чертаны 57° 93'31,9" 85°41/20,7// Р. Чулым Вода Асиновский
3 АСС-26 Тургайское 57° 21; 31,8" 85°52/44,7// Р. Чулым Вода Асиновский
4 АСС-48 Бол. Колесниково 57° 19'04,9" 85° 54/ 33,4" Р. Чулым Вода Асиновский
5 АСС-65 Каштык 57°01/46,5// 86° 11/ 16,5" Р. Чулым Вода Асиновский
6 ТОС-1 'Боярское 56° 27'05,0" 84° 55'05,7" Р. Томь Ил Томский
7 ТОС-3 Песчаное 56° 26/ 223" 84° 55/00,5// Р. Томь Вода, ил Томский
8 ТОС-9 Тояново 56° 28' 02,0" 84° 53/45Д// Р. Томь Ил Томский
9 TOC-13 Тартма 56° 1 19,3" 84° 54; 29,9" Р. Томь Ил Томский
10 TOC-15 Без названия 56° 12'42.6" 84° 53/51,0// Р. Томь Ил Томский
11 КОС-1 Без названия 56° 25; 15,8" 830 53'59,б" Р. Обь Вода Кожевниковский
12 ЭЫС-13 Старица р. Чети 56° 52'48,5" 87° 50716,1" Р. Четь ' Вода Зырянский
13 КРС-23 Без названия 57° 08; 15,2" : 83° 58; 16,0" Р. Обь Вода Кривошеинский
14 ШЕС-3 Жарково 56° 40/ 40,0" 84° 15;4 0,2" Р. Обь Вода Шегарский
Содержания основных ионов, определяющих химический тип озерных вод, составляют (мг/л): НС03 - 61,0-439,2; 8042~ - 2,0-12,5; СГ - 4,26 21,30; Са2+ - 10,0-92,0; М§2+ - 1,22-19,52. Концентрации остальных компонентов в водах низкие (мг/л): М03~ - 0,13-0,52; М02" - не "обнаружен; С032" - 3,0-6,0 (40% проб); Ма+ - 1,0-9,1; К+ - 0,8-2,6; НМ4+ - 0,296-1,159; ¥ео6щ. - 0,31-4,35 (90% проб). Углекислый газ содержится в озерных водах в количестве 3,52-7,04 мг/л (60% проб).
Обращает на себя внимание высокое содержание в водах органических веществ, в силу чего они нередко приобретают желтовато-бурый цвет. Цветность вод колеблется от 13,9 до 104,4 градусов по Р1;-Со шкале. Содержание Сорг> составляет 4,1-18,3 мг/л.
Характер сапропелеобразования и микробиологических процессов в озерах определяется в основном трофическим статусом водоемов. В эвтрофных (гиперзвтрофных) озерах преобладают процессы продукции органического вещества над его деструкцией, а в дистрофных водоемах, наоборот, доминирует разложение остатков растений и животных.
Содержание растворенного органического вещества и азота общего, отношение (Ыа+К) к (СаЧ-Мё;) и индекс олиготрофности (отношение численности олиготрофных бактерий к количеству микроорганизмов, растущих на мя-со-пептонном агаре) свидетельствуют о принадлежности исследованных озер 340
Таблица 5
Химический состав озерных вод
№№ Шифр озера рН Eh, мВ Цветность, град, по Pt-Co шкале Содержание компонентов, мг/л
п. п. С02 своб. ст sg42~ N03 N02" НСО3 COf Na+ К+ nh4+ Са Mg/+ Fe общ.
1 АСС-14 7,06 +86 104,4 7,04 4,26 12,5 0,39 — 97,6 — 9 о 2,6 0,608 20,0 7,32 4,35
п АСС-15 8,05 +191 56,2 3,52 5,68 9,5 0,26 — 73,2 . 2,7 0,8 0,505 16,0 4,88 2,54
3 АСС-26 8,21 +237 32,8 — 4,26 2,5 0,13 — 122,0 6,0 4,7 1,0 0,296 22,0 9,76 ......
4 АСС-48 7,20 +141 83,9 3,52 4,26 11,0 0,39 — 61,0 — 1,0 1,2 1,045 10,0 1,22 2,46
5 АСС-65 6,88 + 171 52,5 3,52 4,26 9,7 0,34 — 97,6 2,5 1,5 0,722 10,0 3,66 1.50
6 ' ТОС-3 7,27 .... 13,9 3,52 7,10 12,5 0,52 — 122,0 4.() 2,5 1,159 16,0 3,66 0,51
7 КОС-1 7,40 -43 46,7 7,04 4,26 4,0 0,13 439,2 ___ 7,9 1,4 0,645 56,0 ; 12,20 0,87
8 ЭЫС-13 7,76 +190 21,1 21,30 10,0 0,13 ___ 268,4 3,0 4,7 1,2 0,600 72.0 8,54 1.27
9 КРС-23 7,98 +35 36,5 4,26 2,0 0,26 402,6 6,0 8,2 1,4 0,361 92,0 19,52 0,31
10 LLIEC-3 7,65 +169 70,4 — 11,36 10,0 0,52 — 268,4 6,0 9,1. 2,5 0,539 66,0 13,42 0,32
Окончание таблицы 5
п. п. Минерализация, " мг/л Общ. жесткость, мг-экв/л Формула вещественного состава воды Перманганатная окисляемостъ, мг02/л ХПК, мг02/л С мг/л
1 151,83 1,6 НССШ SCU3 С16 Са57 Mg34 Na5 К4 15,36 49,0 18,3
п 116,06 1,2 НСО.77 SO A3 С110 СабО Mg30 Na9 K1 11,68 21,5 8,8
3 172,65 1,9 - HCO.84 CO <9 C15 SO.2 Ca51 Mg38 NalOKI 7.20 11,0 4.1
4 93,57 0,6 НСОч74 SCU7 C19 Ca75 Mgl5 Na6 K4 14,70 27,0 J 0.1
5 131,84 0,8 HCCN83 ЗОЛ 1 C16 ' Ca53 Mg32 Nal2 КЗ 12,80 16,0 6.0
6 170,55 1,1 НСОч81 SOJ1 C18 Ca59 Mg22 Nal5 K4 16,00 38,0 14,2
7 526,61 3,8 НСОч97 C12 SOJ Саб7 Mg24 Na8 K1 5,36 12,0 4,5
8 391,14 4,3 ; HCCK83 СП 1 S044 CO,2 ' Ca79 Mgl6 Na4 K1 2,00 20,0 7,5
9 536,91 6,2 НСОч97 C12 SOal Ca70 Mg24 Na6 5,04 22,0 8,2
10 388,16 4,4 HCO,89 C17 SOi4 Саб8 Mg23 Na8 K1 9,60 22,5 8.4
^ Примечание. Анализы выполнены в проблемной гидрогеологической лаборатории Томского политехнического университета
к эвтрофному типу (табл. 6). Правда, четыре озера по некоторым параметрам имеют признаки олиго- и мезотрофности. '
Таблица 6
Трофический статус озер
№ № ri.n Шифр озера Сорг-, мг/л NoöfflM мг/л Олиготрофныс/ гетеротрофные бактерии, тыс. кл./мл Индекс олиготроф-ности Na+K Ca+Mg Трофический статус озер
олиго-трофные мезо-трофные эвтроф-ные
1 АСС-14 18,3 0,998 210/510 0,4 0,18 +
2 АСС-15 8,8 0,765 67/370 0,2 0,17 : +
3 АСС-26 4,1 0,426 1730/865 2,0 0,18 + + +
4 АСС-48 10,1 ■ 1,435 42/124 0,3 0,20 +
5 АСС-65 6,0 1,062 378/1005 0,4 0,29 +
6 тос-з 14,2 1,679 13,2/27 0,5 0,36 + +
7 КОС-1 4,5 0,775 336/112 3,0 0,1.4 + + +
8 ЗЫС-13 7,5 0,730 133,5/373,2 0,8 0,07 +..... +
9 КРС-23 8,2 0,621 360/1320 0,3 0,09 +
10 ШЕС-3 8,4 1,059 17,6/1320 0,01 0,15 +
Показатели трофического статуса озер
Сор,,, МГУ Л [13] 1,7-6,0 6,0-13,0
iNoöm-, мг/л [Д41 <0,4 0,4-0,6 0,6-1,5
Индекс олиго-фофности [ 15 ] >1,0 1,0-0,5 <0,5
(Na+K): (Ca+Mg) [16] >2,0 2,0-1,2 <1,2
Показателем трофического статуса озер является также уровень их гумификации, обусловленный степенью насыщенности воды гуминовыми соединениями, определяющими ее цветность. По ее величине изученные озера относятся в основном к мезо- и олигогумозным, реже к ультра- и полигумозным (табл. 7).
Таблица 7
Уровни гумификации озер
' п.п. > Шифр озера Цветность, град, по Р1-Со шкале Уровень гумш шкации озер
ультрагумозный олигогумозный мезогумозный ПОЛИГуМОЗНЫЙ
1 АСС-14 104,4
2 АСС-15 56,2 - +
3 АСС-26 32,8 +
4 АСС-48 83,9 +
5 АСС-65 52,5 +
6 ТОС-З 13,9 -+
1 КОС-1 46,7 +
8 ЭЫС-13 21,1 +
9 КРС-23 36,5 +
10 ШЕС-3 70,4 +
Нормативная степень цветности воды ■17]
Цветность, град, по РьСо шкале <20 20-50 50-100 >100
Микробиологическими исследованиями установлено, что в озерных водах (табл. 8) доминируют гетеротрофные бактерии, включенные в геохимические циклы углерода, азота и железа. Исключением являются лишь азотфиксирую-щие бактерии, обнаруженные только в одной пробе воды. Их развитие обусловлено [18,19 и др.] симбиотическими взаимоотношениями с корневой системой водной растительности. Поэтому роль азотфиксирующих микроорганизмов должна быть более значительной в придонных слоях воды зарастающих озер. 342:. ■
№№ п.п. 1!
водном агаре аллохтонные аммонифици- нитрифици- денитрифи- азотфикси- ктсеии Фющие
растущие на автотрофные
1 АСС-14 210 000 510 000 1797 Сотни Сотни ..........Необн. 12 000 Десятки 36 500 Десятки
2 АСС-15 67 000 370 000 1080 Сотни Сотни Необн. 25 000 Необн. 860 Необн.
3 АСС-26 1 730000 865 ООО 31 700 Тысячи Тысячи Не обн. 15 000 Необн. 13 600 Сотни
4 АСС-48 42 000 124 000 2635 Десятки Необн. Не обн. 3260 Не обн. 759 Необн.
5 ............. АСС-65 378 000 1 00500 Не обн. Сотни Сотни Необн. 75 000 Необн. 1075 Необн.
6 ТОС-3 13 200 27 000 Необн. Единицы Сотни Необн. 880 Необн. 420 Не обн.
7 КОС-1 336 000 112 000 Не обн. Тысячи Сотни Необн. Необн. Необн. 2400 Десятки
8 ЭЫС-13 133 500 173 200 540 Десятки Десятки 500 600 Десятки 4800 Необн.
9 КРС-23 360 000 ...... 26 000 Тысячи Десятки Необн. 2100 Необн. 35 200 Необн.
10 ШЕС-3 -! 17 600 -—' - 1300 Тысячи Необн. Необн. Необн. Десятки 1500 Тысячи
&
Менее развиты в количественном отношении автотрофные бактерии, такие как нитрифицирующие микроорганизмы и автотрофные штаммы железобактерий. Следует отметить, что последние плохо выявляются [20] при прямом микроскопировании препаратов, полученных путем внесения исследуемых проб в питательные среды«
Доминирующими морфологическими типами микроорганизмов озерных вод являются палочковидные, реже встречаются кокки, спириллы и корине-формные бактерии. Среди микроорганизмов с характерной морфологией выявлены Leptothrix, Beggiatoa, Spirillum, Myxobacterium, Arthrobacter, Thiovulum, Azotobacter и Caulobacter.
Следует отметить, что между содержанием в водах органического вещества и численностью гетеротрофных бактерий прямой связи не наблюдается. Эти связи обычно нарушаются [6] из-за антагонистических взаимоотношений бактерио-, фито- и зоопланктона. Как показали микроскопические исследования вод, фитопланктон представлен в них жгутиковыми и диатомовыми водорослями, а зоопланктон - инфузориями, дафниями и циклопами.
Микрофлора донных отложений Микробиологическим исследованиям были подвергнуты сапропели орга-но-глинистого (4 пробы) и торфянистого (1 проба, оз. Песчаное, шифр ТОС-3) видов. Органическое вещество сапропелей, согласно результатам биологических анализов, выполненных Ы.А. Антроповой, представлено аморфным детритом, остатками растений и животных, диатомовыми, жгутиковыми, зелеными и десмидиевыми водорослями, пыльцой растений и спорами водорослей.
Из-за различий физико-химических условий в сапропелях развиваются несколько иные микробные ценозы (табл. 9), нежели в озерных водах. Так, в сапропелях отсутствуют нитрифицирующие микроорганизмы и автотрофные железобактерии. Здесь выявлены сульфатвосстанавливающие бактерии и метанобразующие микроорганизмы, живущие в обедненных кислородом условиях. Наблюдается также снижение роли аллохтонных сапрофитных бактерий и увеличение количества автохтонных микроорганизмов в иловых отложениях по сравнению с водами озер.
Кроме того, донные отложения имеют большую степень бактериальной обсемененности, чем озерные воды. Общее количество клеток бактерий в 1 г сырого ила составляет 6,3-9,5 млн., в то время как в озерных водах лишь 0,04-2,6 млн. в 1 мл воды.
Таблица 9
Состав микрофлоры донных отложений озер
J%Na п.п. Шифр озера Мощность сапропеля,м Количество клегок бактерий в 1 г сырого ила
автохтонные бактерии, растущие на ; иловом агаре w (Я ш< Щ1 £ I Б 5 ю <5 ¡3 а. олиго-трофные аммонифицирующие денитрифицирующие й 2 о « «=; з s 2 >, 3 5 ■ 2 сЗ 3 о. 1 « 2 5 о 3 Р 2 f> Щ X сульфатвосстанавливающие метан-образующие железобактерии гетеротрофные
1 ГОС-1 0,8 2430000 420000 1800000 200000 Тысячи Сотни 1100000 Сотни Сотни 351000
2 ТОС-3 0,4 5000000 80000 1960000 170000 Сотни Не обн. 910000 Десятки Согни 224000
3 TOC-9 0.2 5700000 294000 1770000 150000 Сотни Не обн. 185000 Согни Сотни 157000
4 ТОС-13 0,3 7340000 270000 1300000 42000 Тысячи Сотни 100000 Тысячи Тысячи 420000
5 ЮС-15 03 6210000 120000 1250000 37000 Тысячи Тысячи 147000 Десятки тысяч Не обн. 120000
Результаты экспериментальных исследований по вторичному микробиологическому илообразованию Обычно в озерных илах наблюдается тонкослоистое строение. При этом для каждого из слоев характерен специфический состав микроорганизмов, имеющих различную геохимическую специализацию . В иловых отложениях с глубиной, как правило, слои с водорослями сменяются слоями с железобактериями, затем серобактериями и, наконец, с сульфатредуцирующими микроорганизмами. При формировании илового профиля из-за перемещения микрофлоры по вертикали нередко образуется вторичная микрослоистость [8,12].
Эксперименты Б.В. Перфильева [8] по вторичному микробиологическому илообразованию были воспроизведены нами в лабораторных условиях. С этой целью стеклянные сосуды объемом 250 мл на 1 /2 объема заполняли перемешанным илом и доливали в них до краев воду из тех же озер. Содержимое сосудов тщательно перемешивал и. После формирования вторичного илового профиля в новообразованных слоях изучали состав микроорганизмов. Микрофлору в жидкой фазе опытов исследовали на покровных стеклах, которые погружали в воду на 24 часа.
После перемешивания в стеклянных сосудах ила с водой произошло разделение твердой фазы опытов по удельной плотности и размерам частиц. Во всех сосудах образовались три визуально отличимых слоя, которые имели практически одинаковую толщину и сходный состав. Верхний слой был представлен аморфным детритом и глинистыми минералами, средний - мелкозернистым песком и среднедисперсным растительным детритом, а нижний -средне-крупнозернистым песком, крупнодисперсным растительным детритом и обломками скелетных остатков организмов,
В течение трех недель на границе раздела воды и ила сформировались еще два слоя (рис.1), которые в дальнейшем практически не изменялись.
Рис. 1. Вторичный иловый профиль Рис. 2. Микробные пейзажи автотрофных железо-донных отложений бактерий на покровных стеклах обрастания суточ-
озер. Пояснения в тексте ной экспозиции (оз. Боярское). Увеличение 80х
Непосредственно над илом образовался слой бурого цвета толщиной 7-11 мм, состоящий из гелеподобных, почковидных и гроздьевидных агрегатов (до 2,5 мм) гидроксидов железа. Изредка в этом слое наблюдались округлые выделения гидроксидов марганца. Микробиологическими исследованиями в рассматриваемом слое выявлены автотрофные и гетеротрофные железобактерии.
Пленка гидроксидов железа толщиной до 1-2 мм сформировалась также на контакте воды со стенками сосудов. Здесь наблюдались колонии автотрофных железобактерий лопастной формы размером до 1 мм. Их количество уве-
дичивалосъ к верхнему краю сосудов.,
Второй (верхний) новообразованный слой светло-серого цвета мощностью 2-4 мм представлен, как показали результаты микроскопических исследований, остатками фито- и зоопланктона«
В жидких фазах опытов с использованием покровных стекол суточной экспозиции установлены лишь автотрофные железобактерии (рис.2). Метод стекл обрастания позволил выявить значительную роль автотрофных железобактерий в экологи изученных озер, в то время как при посеве на элективные питательные среды их активность была слабой (табл. 8).
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что отложение в озерах гидроксидов железа в значительной степени обусловлено микробиологическими процессами« Другие типы озерных осадков также формируются при участии микроорганизмов, имеющих различную геохимическую специализацию.
Заключение
Итак, подытоживая, необходимо сделать следующие выводы:
- изученные сапропелевые озера по целому ряду гидрогеохимических показателей и по микробиологическим данным относятся к эвтрофному типу. В них преобладают процессы накопления органического вещества над его распадом;
- озерные воды и донные отложения характеризуются значительной степенью бактериальной обсемененности. Выявлены микроорганизмы, участвующие в геохимических циклах углерода, азота, железа, серы и других элементов;
- микробиологические процессы интенсивнее протекают в донных отложениях. Здесь более разнообразен состав микрофлоры и значительно выше общая численность бактерий;
- в озерных водах, наряду с бактериями, присутствует также фито- и зоопланктон, являющийся исходным материалом для образования органической части сапропелей;
- формирование сапропелей в значительной степени обусловлено микробными процессами. Микроорганизмы участвуют в деструкции органической массы озер, растворении кластического материала и образовании вторичных биогенных минералов; . • -. / ■ ■ ■.
- экспериментальным путем показано, что железистые минеральные новообразования формируются при активном участии автотрофных железобактерий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Инструкция по разведке озерных месторождений сапропеля РСФСР/ Под ред. Г.Н. Верхоярова, В.Д. Маркова, A.B. Предтеченского и др. - М.: Торфгеология, 1988.-96 с.
2. Кузнецов С.И., Романенко В.И. Окислительно-восстановительный потенциал в поверхностных слоях иловых отложений озер различного типа// Доклады АН СССР.-1963.-Т.151. №3.^0.679-682.
3. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. -Л.: Наука,1970.-440 с.
4. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органических веществ во внутренних водоемах. - Л,: Наука, 1985.-294 с.
5с Секк X. Органические вещества в водных экосистемах. - Л,: Гидроме-теокздат,1986.-199 с. 346
6. Драбкова ВТ, Зональное изменение интенсивности микробиологических процессов в озерах. - Л.: Наука, 1981.-212 с.
7. Трифонова И.С. Соотношение продукционно-деструкционных процессов как показатель качества воды// Особенности формирования качества воды в разнотипных озерах Карельского перешейка.-Л. Д 984.-С. 216-221.
8. Перфильев Б.В. Микрозональное строение иловых озерных отложений и методы его исследования. - Л.: Наука, 1972.-21 б с.
9. Бернатонис В.К., Архипов B.C., Голышев С.И. и др. Озерно-болотные отложения Томской области: ресурсы и проблемы использования// Материалы региональной конференции геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. - Томск: ГалаПресс,2000.-Т.2.-С. 160-161.
10. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов: Лабораторное руководство. - М.: Наука, 1974.-193 с.
11. Методы общей бактериологии/ Под ред. Ф. Герхардта и др. - Мл Мир, 1983.-Т.1.-536 с.
12. Перфильев Б.В., Габе Д.Р. Изучение методом микробного пейзажа бактерий, накопляющих марганец и железо в донных отложениях// Роль микроорганизмов в образовании железо-марганцевых озерных руд. - М.-Л.: Наука, 1964.-С. 16-53,
13.Калинина Л.А., Румянцева Э.А. Соотношение микрокомпонентов «системы углерода» как критерий равновесия продукционно-деструкционных процессов в озерах// Антропогенное воздействие на малые озера. - Л., 1980.-С.37-42.
14. Forsberg С., Ryding S.O. Eutrophication parametrs and tropic state indices in 30 wastereceiving Swedish Lakes//Archiv HydrobioL - 1980.-V.89.-P.189-207.
15. Аристовская Т.В. Микробиология подзолистых почв. - М.-Л»: Наука, 1965.-387 с.
16. Zafar А.А. Taxonomy of lakes//Hydrobiologia. - 1959. - V.13. - №3. -Р.287-299.
17. Мяэметс А.Х., Румянцева Э.А. Влияние различных факторов на интенсивность антропогенного эвтрофирования озер// Антропогенное воздействие на малые озера. - Л., 1980.-СЛ20-127.
18. Виноградский С.Н. Микробиология почвы. - М.: Изд-во АН СССР, 1952.-792 с«
19. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. - М.: Мир, 1979.-Т.3.-286 с.
20. Балашова В.В. Микоплазмы и железобактерии. - Мл Наука, 1974.-64 с.
MICRO FLORA OF SAPROPELIC LAKES IN TOMSK REGION
V.K. Bernatonis, N.A. Trifonova, I.G. Kudashev, P.V. Bernatonis
Micro flora of waters arid bottomset beds from sapropelic lakes of Tomsk region has been studied. Micro organisms taking part in geochemical cycles of carbon, nitrogen, iron and sulphur were revealed. Experimental researches on secondary microbiological mud formation have been conducted.
