CC BY-ND
44
СЕНТЯБРЬ №9 (2И) ЗНифО
21
УДК 574.522
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГО-САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ОЗЕРА БЕЛОГО
И.В. Мошарова, В.В.Ильинский, А.Ю. Акулова Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва
С декабря 2011 по декабрь 2012 г. исследовали общую численность бактерий, количество сапротрофных бактерий, а также индекс чистоты воды — отношение численности сапротрофных бактерий к общей численности бактериопланктона в пробах воды из поверхностного слоя озера Белого, расположенного в районе Косино-Ухтомское г. Москвы. Обнаружено, что в этом озере присутствует обильный бак-териопланктон, численность которого значительно возросла по сравнению с наблюдавшейся в 30-х — 40-х годах прошлого века. Это же касается и сезонной динамики развития бактериопланктона, которая со времени первых исследований Косинских озер существенно изменилась.
Ключевые слова: общая численность бактерий, сапротрофные бактерии, Косинский лимнологический комплекс
I.V. Mosharova , V.V. Ilinskiy, A.Y. Akulova □ APPLICATION OF MICROBIOLOGICAL INDICATORS FOR THE ASSESSMENT OF ECOLOGY AND SANITARY STATE OF THE COASTAL ZONE OF BELOE LAKE □ Lomonosov Moscow State University, Moscow.
Since December 2011 till December, 2012 we investigated the total number of heterotrophic bacteria, quantity the saprotrophic bacteria in water samples from а surface layer of the Beloe lakes, located in Kosino-Ukhtomskoye of the Moscow city. As it was revealed, at the lake there is a plentiful heterotrophic bacterioplankton usually present. Total number of bacteria considerably increased in comparison with observed in the 30th — the 40th years of the last century by the staff of Kosinsky limnological station. Also seasonal dynamics of bacterioplankton number changed significantly since the early studies of Beloe lake. Key words: Total number of bacteria, saprotrophic bacteria, Kosinsky limnological complex
Озеро Белое входит в состав лимнологического комплекса «Косинские озера», который расположен в Косино-Ухтомском районе Восточного административного округа г. Москвы. Сравнительная близость оз. Белого к промышленным районам г. Москвы, значительная рекреационная нагрузка на его прибрежную зону представляют широкие возможности для изучения антропогенного воздействия на состояние бакте-риопланктона. Микробиологические показатели с начала прошлого века используют для оценки эколого-санитарного состояния водных объектов, так как гетеротрофные бактерии в силу особенностей своего метаболизма быстро реагируют на изменения в среде обитания [3, 4, 5]. В системе эколого-санитарной индикации состояния водоемов используются следующие основные микробиологические показатели: общая численность бактерий, численность сапротрофных бактерий. Используется также относительный микробиологический показатель — индекс чистоты воды (К) по С.И. Кузнецову [3, 5] — отношение общей численности бактерий к численности сапротрофных микроорганизмов.
Цель исследований: оценка эколого-санитар-ного состояния поверхностного слоя воды при-
брежной зоны оз. Белого на основе использования основных микробиологических показателей: общей численности бактерий, количества сапро-трофных микроорганизмов, а также относительного показателя — индекса чистоты воды (К), с использованием современных методов микробиологического анализа.
Материалы и методы. Станции отбора проб на оз. Белом располагались на расстоянии 5—10 м от береговой линии. Пробы отбирали с глубины около 0,5 м. Для этого использовали батометр-бутылку со стерильной склянкой объемом 250 мл. В лабораторию пробы доставляли в переносной сумке-холодильнике не позднее двух часов после их отбора и сразу же проводили их анализ. Для определения общей численности бактерий (ОЧБ) использовали метод эпифлуоресцентной микроскопии с окраской клеток водным раствором флу-орохрома акридинового оранжевого [1].
Численность сапротрофных бактерий (СБ) определяли с помощью метода предельных разведений. Для этого использовали жидкую модифицированную среду Зобелла 2216Е [6] без №С1.
Результаты и обсуждение. Озеро Белое имеет площадь 0,2 км2 и является самым глубоким (13,5 м) в Косинском Трехозерье. Озеро Белое —
22
ЗНиСО СЕНТЯБРЬ №9 (256)
эвтрофный водоем, содержащий много растворенных и взвешенных органических веществ. Дно сложено илами, мощность их отложений достигает 10 м. В придонных слоях воды часто присутствует сероводород. В летний период озеро изобилует отдыхающими и испытывает значительную рекреационную нагрузку.
Общая численность бактерий (ОЧБ) в поверхностном слое озера варьировала от минимальных значений 2,63 млн кл/мл, обнаруженных в конце марта, до максимальных 13,58 млн кл/мл, обнаруженных в начале сентября (см. таблицу). Сравнительно невысокие значения ОЧБ были характерны для зимне-весеннего периода с января по март. В начале мая во время паводка ОЧБ резко возрастала до 11,50 млн кл/мл, а в конце мая снижалась до 4,47 млн кл/мл. В среднем для 2012 г. ОЧБ в поверхностном слое прибрежной зоны оз. Белого составляла 5,80 млн кл/мл. Согласно ГОСТ 17.1.2.04—77 по средним величинам общей численности бактерий воды оз. Белого могут быть охарактеризованы как грязные, а в мае и в сентябре даже как гиперсапробные.
Численность сапротрофных бактерий варьировала в оз. Белом от 250 (конец февраля) до 45 000 кл/мл (конец января) (см. таблицу). Высокие значения численности СБ — 25 000 кл/мл были определены нами в конце июня и в начале октября. Для зимнего подледного периода средняя численность СБ составила — 16 063 кл/мл, а для летне-осеннего периода — 11 250 кл/мл. Согласно ГОСТ 17.1.2.04—77, по средним величинам численности СБ воды оз. Белого могут быть охарактеризованы как загрязненные, мезосапробные.
Рассчитанный нами коэффициент отношения общей численности микроорганизмов по прямому счету к численности сапротрофных бактерий указывал на относительно равную степень чисто-
ты воды во все сезоны года. Соотношение между 3 ОЧБ и численностью СБ в период наблюдений 3
колебалось от минимальных значений 92 (конец ■_
января) до максимальных 13 692 (конец февраля). ■_
Согласно ГОСТ 17.1.2.04—77, по среднегодовой величине этого показателя вода поверхностного слоя оз. Белого может быть охарактеризована как чистая (среднее значение ОЧБ/СБ для 2012 г. составило 2 111). Однако в январе, ^ июне и в октябре вода в поверхностном слое озера оценивается как загрязненная, мезосапроб-ная. Низкий коэффициент К-91 в январе может ^ свидетельствовать о значительном накоплении органического вещества в подледной воде, что чревато возникновением заморных ситуаций. Невысокие значения коэффициента «чистоты воды» в июне и в начале октября, также являются косвенным показателем увеличения общего содержания органического вещества в результате антропогенной нагрузки.
Предыдущие исследования состояния микробных ценозов Косинских озер проводились лишь в 1931—1934 гг., их результаты отражены в трудах Косинской лимнологической станции и в публикациях С. И. Кузнецова [4, 5]. Со времени расформирования Косинской биологической станции в 40-х годах прошлого века комплексных микробиологических исследований Косинского лимнологического комплекса не проводилось. Эколого-микробиологические исследования в водах Косинского Трехозерья были возобновлены сотрудниками кафедры гидробиологии МГУ им. М.И. Ломоносова в 2009—2010 гг. [4]. Исследования, проведенные нами в 2010 г., продемонстрировали сходные результаты с данными, полученными нашими предшественниками [2, 4, 5]. Согласно этим работам, ОЧБ в поверхностном слое оз. Белого в период летней стагнации
Таблица Микробиологические показатели, температура воды и состояние ледяного покрова в озере Белом в 2012 г.
Дата Общая численность бактерий Численность сапротрофных бактерий Общая численность бактерий / численность сапротрофных бактерий Температура воды Толщина льда
Ед. измерения млн кл/мл кл/мл - °С см
27.01.2012 4,13 ± 0,002* 45 000 92 0,1 30
27.02.2012 3,42 ± 0,002 250 13 692 0,5 51
28.03.2012 2,63 ± 0,001 9 500 292 0,5 57
03.05.2012 11,49 ± 0,003 2 500 4 595 11,0 нет
21.05.2012 4,47 ± 0,011 9 500 497 22,0 нет
28.06.2012 4,52 ± 0,002 25 000 181 21,0 нет
08.08.2012 6,77 ± 0,012 9 500 712 26,0 нет
04.09.2012 13,58 ± 0,007 4 500 3 018 15,0 нет
09.10.2012 4,09 ± 0,002 25 000 164 10,0 нет
30.10.2012 4,99 ± 0,003 4 500 1 110 5,0 нет
27.11.2012 4,38 ± 0,001 9 500 461 2,0 нет
25.12.2012 4,87 ± 0,002 9 500 513 0,1 55
Примечание: * — доверительный интервал
СЕНТЯБРЬ №9 (2И) ЗНифО
23
в 1931 г. составляла в среднем 2,23 млн. кл/мл, а значения ОЧБ, полученные нами в 2010 г. в июне, составили 1,91 млн. кл/мл, а в августе — 2,44 млн кл/мл [2]. Исследования, проведенные нами в 2012 г., показали, что значения ОЧБ в июне возросли до 4,52 млн кл/мл. Если в 2010 г. средняя ОЧБ в поверхностном слое оз. Белого составляла 3,15 млн кл/мл [2]., то в 2012 г., она составила уже 5,77 млн кл/мл. Таким образом, в последние годы наблюдается постоянное возрастание как среднегодовой численности бактериопланктона, так и летнего его обилия в поверхностном слое оз. Белого.
При сопоставлении сезонной динамики численности бактериопланктона в оз. Белом в 1931 и в 2010 гг. нами было установлено, что пик своего максимального развития бактериоценоз в 2010 г. проходил в апреле [2], а не в июле, как в 1931 г. [4, 5]. В летний период 2012 г. максимальное обилие бактериопланктона наблюдалось в мае и сентябре. Как в 2010, так и в 2012 гг. мы наблюдали два сезонных пика численности бактериопланктона вместо одного, наблюдавшегося в 1930—1940-е гг. Обнаруженный нами выраженный весенний пик численности гетеротрофного бактериопланктона может быть связан с усиливающимся евтрофиро-ванием оз. Белого в результате нарастания антропогенного воздействия на этот водоем, и в частности массового использования озера Белого для рекреационных целей.
Средняя величина численности СБ в оз. Белом за весь период наблюдений в 2010 г. составила 26 795 кл/мл [2]. В 2012 г. средняя численность СБ снизилась и составила в среднем 12 854 кл/мл. Сезонная динамика численности СБ в 2012 г. имела некоторое сходство с динамикой этого микробиологического параметра в 2010 г. Так, в 2010 г. максимальная численность СБ составляла 60 000 кл/мл в декабре 2009 г. и оставалось на этом же уровне вплоть до марта 2010 г., в апреле численность сапротрофных бактерий снижалась на порядок (до 6 000 кл/мл), а в июне вновь возрастала до 60 000 кл/мл. В 2012 г. максимальные значения численности СБ были также характерны для зимы (январь) — 45 000 кл/мл, затем в феврале численность СБ снижалась на два порядка (см. таблицу). В июне 2012 г. численность СБ, также как и в 2010 г. возрастала на порядок, по сравнению с весенним периодом и составляла 25 000 кл/мл. По данным С.И. Кузнецова, в этот период в оз. Белом
в 30-х годах численность СБ составляла всего 154 КОЕ/мл [4, 5]. Даже с учетом различий в методах определения численности сапротрофных бактерий (чашечный метод у С.И. Кузнецова и метод предельных разведений в настоящем исследовании) разница более чем на два порядка величин позволяет говорить о существенном росте содержания в этих озерах концентраций лабильного органического вещества. Таким образом, проведенные исследования показали продолжение последовательного возрастания общей численности бактериального населения оз. Белого по сравнению с результатами, полученными в 30-х годах прошлого века на Косинской лимнологической станции, и в 2010 г. Значительно изменилась и сезонная динамика численности бактериопланкто-на. Причина остается все той же — резкое возрастание антропогенной нагрузки на озера, которые в 1986 г. вошли в черту г. Москвы и активно используются многочисленным населением близлежащих районов для рекреационных целей.
В подобных неблагоприятных для озера условиях сильного антропогенного пресса существенно возрастает значение систематических микробиологических и санитарных комплексных наблюдений за состоянием оз. Белого.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ильинский В.В. Гетеротрофный бактериопланктон. В кн.: Практическая гидробиология: Учеб. для студ. биол. спец. университетов / Под ред. В.Д. Федорова и В.И. Капкова. М.: ПИМ. 2006. С. 331—365.
2. Ильинский В.В. и др. Современное состояние гетеротрофного бактериопланктона Косинского Трехозерья / В.В. Ильинский, И.В. Мошарова, А.Ю. Акулова, С.А. Мошаров //Водные ресурсы. Т. 40, № 5, C. 477—487.
3. Киреева И.Ю. Применение микробиологических показателей в мониторинге водных объектов //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 1 (3). С. 492—495.
4. Кузнецов С.И. Микробиологические исследования при изучении кислородного режима озер //Микробиология. Т. III. Вып. 4. 1934. 66 с.
5. Кузнецов С.И. Применение микробиологических методов к изучению органического вещества в водоемах //Микробиология. 1949. Т. XVIII. Вып. 3. С. 203—215.
6. Aaronson A.A. 1970. Experimental Microbial Ecology. N. Y.; London: Academic Press. Р. 236
Контактная информация:
Мошарова Ирина Викторовна, тел.: 8 (910) 474-9717, e-mail: [email protected].
Contakt information: Mosharova Irina, phone: 8 (910) 474-9717, e-mail: [email protected].
