CC BY
103
Таблица
Средние значения содержания хлорофилла а и биомассы в цианобактериальных матах
термальных источников Алла и Уро
Источник Станции t, оС Среднее значение Схл, мг/мл Вс, мг/мл
1 60,5 3,15 47,25
2 41,6 11,44 171,60
Алла 3 57,4 0,68 10,32
4 36,0 8,33 124,95
5 34,0 7,50 112,50
6 16,2 1,79 26,85
1 60,0 15,78 236,70
Уро 2 65,5 4,68 70,20
2а 50,4 8,73 130,95
3 65,5 10,05 150,75
Таким образом, исследования показали, что наиболее значительной биомассы цианобактерии достигают в микробных матах гидротермы Алла при температуре 34-41,6оС, а в гидротерме Уро при более высоких значениях - 50,4-65,5оС.
Литература
1. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир, 1987. - 567 с.
2. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. - Л.: Наука, 1983. - 148 с.
3. Намсараев З.Б. Использование коэффициента поглощения для расчета концентрации хлорофиллов и бактериохлоро-филлов // Микробиология. - 2009. - Т. 78, № 6. - С. 836-839
4. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. - Минск: Изд-во АН БССР, 1960. - 329 с.
Устинова Олеся Валерьевна, аспирант, Бурятский государственный университет, е-mail: Sharga88@mail.ru
Будагаева Валентина Григорьевна, аспирант, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: valmpa@mail.ru
Ustinova Olesya Valeryevna, postgraduate student, Buryat State University, е-mail: Sharga88@mail.ru
Budagaeva Valentina Grygoryevna, postgraduate student, microbiology laboratory, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, e-mail: valmpa@mail.ru
УДК 574.52 © О.П. Дагурова, В.П. Гаранкина, С.В. Зайцева,
В.Б. Дамбаев, С.Б. Басагаев
ОЦЕНКА ГИДРОХИМИЧЕСКИХ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОДЫ
ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ОЗЕРА БАЙКАЛ
Работа поддержана грантом РФФИ 12-04-98081-р_сибирь_а
Определены гидрохимические и микробиологические показатели воды прибрежной зоны восточного побережья озера Байкал, в местах туристско-рекреационного пользования - п. Горячинск, п. Турка и бухта Безымянная. Значения физико-химических показателей не превышали средние для водной толщи озера. Общая численность микроорганизмов варьировала от 0,29 до 2,9 млн кл/мл.
Ключевые слова: озеро Байкал, прибрежная зона, гидрохимия, микроорганизмы, метод главных компонент.
O.P. Dagurova, V.P. Garankina, S.V. Zaytseva, V.B. Dambaev, S.B. Basagaev
EVALUATION OF HYDROCHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL PARAMETERS
OF BAIKAL COASTAL WATERS
Hydrochemical and microbiological water parameters of tourist and recreational places of the eastern coast of Lake Baikal (Goryachinsk, Turka and Bezymyannaya) were measured. Values of hydrochemical parameters do not exceed the average ones for the Baikal water. The total number of microorganisms varied from 0.29 to 2.3 million cells/ml.
Keywords: Lake Baikal, the coastal zone, hydrochemistry, microorganisms, principal component analysis
Озеро Байкал является одним из величайших пресных озер мира, характеризующимся разнообразием биотопов. Байкальская вода отличается низким содержанием минеральных и органических веществ, высоким содержанием кислорода. По химическому составу воды Байкала относятся к слабоминерализованным мягким водам гидрокарбонатно-кальциевого состава. Ионный состав воды стабилен в пространстве и времени, распределение ионов по глубине однородно [1]. Экосистема прибрежной зоны Байкала до настоящего времени изучена недостаточно, несмотря на значение этой экотонной зоны в туристско-рекреационной эксплуатации.
Цель исследования - определить физико-химические показатели и микробиологические характеристики прибрежных вод восточного побережья озера Байкал. Сформировать массив данных и проанализировать его статистическим методом главных компонент (РСА). Выявить наиболее значимые факторы, влияющие на систему.
Объекты и методы исследования
Были отобраны пробы прибрежной воды восточного побережья озера Байкал в местах туристско-рекреационного пользования в 2012-2013 гг. Пробы отбирались у п. Горячинск - около уреза воды и вглубь по трансекте - 200, 500 и 800 м от берега (глубины 3 м, 4,5 м и 10 м), а также около уреза воды в п. Турка и бухте Безымянная. Температуру воды, минерализацию, рН, окислительно-восстановительный потенциал измеряли портативными приборами (HM Digital, Корея), содержание кислорода с помощью оксиметра Oxi 315i (Германия). Содержание анионов и катионов определяли по общепринятым в гидрохимии методам [2]. Содержание сульфатов, сульфитов, общего фосфора и азота, нитратов, нитритов и фосфатов определяли с помощью фотометра MultiDirect (Lovibond, Германия). Содержание хлорофилла а определяли на сканирующем однолучевом спектрофотометре "Shimadzu UV mini" (Япония), расчет проводили по стандартным формулам [3]. Общую численность микроорганизмов в воде и осадках определяли путем подсчета на мембранных фильтрах [4]. Численность органотрофных микроорганизмов учитывали методом 10-кратных разведений при глубинном посеве на среду РПА 1:10. Численность бактерий группы кишечной палочки (БГКП) детектировали на дифференциальной среде Эндо. Скорость процессов продукции и деструкции в воде определяли по методу Винберга, скорость аэробной и анаэробной деструкции в осадках - после инкубации в стеклянной колонке [4]. Массивы многомерных данных анализировали методом главных компонент РСА [5]. Расчеты проведены с использованием пакета программ MathLabR 2010a и Excel 2003 для Windows.
Результаты и обсуждение
Температура воды при отборе составляла 15,5-16,9оС, значения общей минерализации не превышали 99,1 мг/л, значения рН - 8,3. Окислительно-восстановительный потенциал был характерен для окисленных условий среды - до +258. Значения сухого остатка, характеризующие общее содержание органических и минеральных соединений, составляли 155-221 мг/л. По этому показателю прибрежную воду озера Байкал можно охарактеризовать как «отличную» (по СанПиН 2.1.4.1074-01 на питьевую воду - не более 1000 мг/л). Содержание гидрокарбоната - главного иона - не превышало 85,4 мг/л. Содержание сульфатов было незначительно - до 11 мг/л, как и концентрация минеральных форм биогенных элементов: азота - до 15 мг/л и фосфора - до 0,36 мг/л. Содержание хлорофилла а в воде исследуемых участков изменялось в пределах от 0,004 до 1,166 мкг/л. Весной и осенью обнаружены пики значений хлорофилла, совпадающие с весенним и осенним пиками вегетации фитопланктона. Не обнаружено значимых различий физико-химических показателей поверхностных и придонных вод, также не наблюдалось разницы между показателями, характеризующими различные изученные участки Байкала. В целом значения физико-химических показателей не превышали средние для водной толщи озера [6].
Общая численность микроорганизмов варьировала в широких пределах - от 0,039 до 2,9 млн кл/мл, максимальные значения наблюдались в пробах, отобранных у уреза воды в местах отдыха населения - Горячинск и Турка. В поверхностной воде значения общей численности были больше, чем в придонной воде. Численность была сравнима с определенной ранее в различных участках Байкала [7, 8] и была характерна для олиготрофных водоемов. Органотрофные бактерии, являющиеся индикаторами поступления легкоокисляемого органического вещества, были обнаружены не во всех пробах. БГКП являются индикатором на поступление органических веществ антропогенного происхождения, численность в поверхностных водах варьировала от 830 до 5000 КОЕ/л. В придонных водах коли-индекс не превышал 500. В соответствии с СанПиН 4630-88 вода поверхностных вод считается безопасной в эпидемиологическом отношении, если в 1 дм3 воды находится не более 5000 бактерий этой группы. Таким образом, прибрежная вода озера Байкал в изученных участках характеризовалась благополучной обстановкой для рекреационного использования.
Продукция в воде составляла 0,013-0,114 мг О2/л сут. Деструкция наблюдалась только в воде у берега п. Горячинск (0,083 мг О2/л сут). Известно, что деструкция органического вещества в водоемах в основном происходит в осадках [9]. В осадках (представленных песками) обнаружены значительные величины деструкции, причем аэробный процесс превалировал - до 725 мг О2/л сут. Деструкция за счет анаэробных процессов протекала менее интенсивно - до 45 мг О2/л сут. Величины деструкции в целом были характерны для олиготрофных водо-
емов и иногда превышали нижний предел значений, измеренных в мезотрофных водоемах.
Был сформирован массив данных и проанализирован статистическим методом главных компонент (РСА). По результатам РСА-распределения выявлено, что наиболее значимым фактором, влияющим на состояние экосистемы, являются сезонные изменения температуры и рН воды, входящие в первую главную компоненту и определяющие 28,5% наблюдаемых изменений (рис.). Вторая и третья компоненты определяли 16,7 и 16,0% наблюдаемых изменений, соответственно характеризовались как фактор местоположения точки отбора пробы (РС2) и фактор минерализации (РС3).
Рис.1. РСА анализ распределения физико-химических и микробиологических показателей прибрежных вод
оз. Байкал в различные сезоны
Таким образом, гидрохимические и микробиологические показатели прибрежной воды озера Байкал в участках туристско-рекреационного использования не превышали средние для водной толщи озера. В прибрежной воде озера Байкал микробное сообщество было подвержено влиянию сезонных факторов, в основном температуры.
Литература
1. Falkner K.K. et al. The major and minor element geochemistry of Lake Baikal / K.K. Falkner, C.I. Measures, S.E. Herbelin, J.M. Edmond // Limnol. Oceanogr. - 1991. - V. 36, № 3. - P. 413-423.
2. Алекин О.А. Руководство по химическому анализу вод суши. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 266 с.
3. Намсараев З.Б. Использование коэффициентов поглощения для расчета концентрации хлорофиллов и бактериохло-рофиллов // Микробиология. - 2009. - Т. 78, № 6. - С. 836-839.
4. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов: лабораторное руководство. - Л.: Наука, 1974. - 194 с.
5. Geladi P. Analysis of multiway (multimode) data // Chemom. Intell. Lab. Syst. - 1989. - V. 7. - P. 11-30.
6. Атлас Байкала / под ред. Г.И. Галазия. - М.: ФСГК, 1993. - 160 с.
7. Максимова Э.А., Максимов В.Н. Микробиология вод Байкала. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 1989. - 168 с.
8. Гаранкина В.П. Распространение и активность микроорганизмов в заливе Провал озера Байкал / В.П. Гаранкина, О.П. Дагурова, В.Б. Дамбаев, С.П. Бурюхаев // Вестник Бурятского госуниверситета. - 2009. - Вып. 4. - С. 84-88.
9. Кузнецов С.И., Саралов А.И., Назина Т.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. -М.: Наука, 1985. - 213 с.
Дагурова Ольга Павловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: dagur-ol@mail.ru
Гаранкина Валентина Петровна, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: g_val_82@mail.ru
Зайцева Светлана Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: svet_zait@mail.ru
Дамбаев Вячеслав Борисович, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: slavadmb@rambler.ru
Басагаев Соил Баирович, аспирант, Бурятский госуниверситет, e-mail: basagaev_soil@mail.ru
Dagurova Olga Pavlovna, candidate of biology, research scientist, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, e-mail: dagur-ol@mail.ru
Garankina Valentina Petrovna, candidate of biology, senior research scientist, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, e-mail: g_val_82@mail.ru
Zaitseva Svetlana Victorovna, candidate of biology, research scientist, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, e-mail: svet_zait@mail.ru
Dambaev Vyacheslav Borisovich, candidate of biology, research scientist, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, e-mail: slavadmb@rambler.ru
Basagaev Soil Bairovich, postgraduate student, Buryat State University, e-mail: basagaev_soil@mail.ru
УДК 551.42 © Е.Б. Эрдынеева, Е.В. Лаврентьева, А. А. Раднагуруева
ПРОТЕОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БАКТЕРИЙ СОЛЕНЫХ ОЗЕР ПУСТЫНИ БАДАИН ЖАРАН (ВНУТРЕННЯ МОНГОЛИЯ, КИТАЙ)
Работа выполнена при поддержке грантов «Интеграционные проекты» СО РАН № 94
и ФЦП МО РФ Соглашение №8116
Количественный метод показал широкое распространение протеолитических бактерий в донных осадках и микробных матах в соленых озерах пустыни Бадаин Жаран. Обнаружена высокая внеклеточная пептидазная активность в нативных образцах, обладающих широким диапазоном значений рН и температур.
Ключевые слова: Бадаин Жаран, протеолитические бактерии, пептидазная активность.
E.B. Erdyneeva, E.V. Lavrentieva, A.A. Radnagurueva
PROTEOLYTIC ACTIVITY OF THE SALT LAKES BACTERIA OF THE BADAIN JARAN
DESERT (INNER MONGOLIA, CHINA)
Quantitative method showed widespread proteolytic bacteria in the sediments and microbial mats in salt lakes of the Badain Jaran desert. High extracellular peptidase activity of the native samples having a wide range of pH values and temperatures was determined.
Keywords: Badain Jaran, proteolytic bacteria, peptidase activity.
Соленые озера пустыни Бадаин Жаран являются экстремальными экосистемами и характеризуются высокими значениями солености до 495 г/л и рН до 10,63. Микроорганизмы, обитающие в этих экосистемах, представляют значительный интерес как для фундаментальных исследований, так и для потенциальных практических применений. Протеолитические бактерии являются первичными деструкторами органического вещества в экосистемах. Большинство протеолитиков используют в качестве источника углерода и энергии пептидов благодаря наличию внеклеточных пептидаз, активных в широких диапазонах значений рН и солености [1, 2].
Исследования выделения, идентификации и классификации ферментов протеолитической активности в последние годы проводятся особенно интенсивно, что объясняется востребованностью и многообразием протеолитических ферментов [2].
Цель работы - изучить количественный состав протеолитических бактерий и их активность в нативных образцах.
Объекты и методы
Объектами исследования являются соленые озера пустыни Бадаин Жаран, которые расположены в юго-центральной части автономного района Внутренняя Монголия, а также северной части провинции Ганьсу, расположенные на высоте около 1200 м над уровнем моря в Альхо Плато на территории пустыни Гоби. Озера встречаются в основном в южном регионе провинции пустыни Бадаин Жаран. Для исследования были отобраны пробы микробных матов, донных осадков, ила, соли, песчаного осадка в августе 2013 г. Места отбора проб характеризуются высокой концентрацией хлорида натрия (6-495 г/л) и значениями рН ( 8,99-9,87).
