CC BY
82
Вестник ДВО РАН. 2009. № 6
УДК 579.68
А.Ф.СЕРГЕЕВ, Е.П.ИВАНОВА, В.В.МИХАЙЛОВ, Р.В.ГЛАДКИХ, Н.М.ГОРШКОВА, В.А.ГОРЯЧЕВ, В.И.КИСЕЛЕВ, Е.Н.СЛИНЬКО, А.В.МОЖЕРОВСКИЙ, О.В.ДУДАРЕВ, А.И.БОЦУЛ, А.С.АСТАХОВ
Распределение сапрофитных бактерий в зоне радиационной аварии в бухте Чажма (Японское море)
Представлены результаты исследования распределения численности и таксономического состава сапрофитных бактерий в воде и донных осадках района радиационной аварии атомной подводной лодки в бухте Чажма (1985 г.). Обнаружено упорядочение структуры бактериального сапрофитного сообщества с приближением к поверхности раздела дно—вода.
Ключевые слова: сапрофитные бактерии, численность, таксономический состав, структурная упорядоченность, радиационная авария, радиоактивное загрязнение, 60Со, взвесь, донные осадки.
Distribution of saprophytic bacteria in the area of radiation accident in Chazhma Bay (Sea of Japan).
A.F.SERGEEV (V.I.Il’ichev Pasific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok), E.P.IVANOVA, V. V. MIKHAILOV, R.V.GLADKIH, N.M.GORSHKOVA (Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS, Vladivostok), V.A.GORYACHEV (V.I.Il’ichev Pasific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok), V.I.KISELEV (Far East Institute of Geology, FEB RAS, Vladivostok), E.N.SLINKO, A.V.MOZHEROVSKY, O.V.DUDAREV, A.I.BOTSUL, A.S.ASTAHOV (V.I.Il’ichev Pasific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok).
Results of investigation of number and taxonomic composition of saprophytic bacteria in water and bottom sediments of the area of radiation accident with the atomic submarine in Chazhma Bay (1985) are presented in the paper Structure ordering of saprophytic bacteria community with approximation to the bottom-water surface is discovered.
Key words: saprophytic bacteria, number, taxonomic composition, structure ordering, radiation accident, radioactive contamination, 60Со, suspension, bottom sediments.
В результате изучения почвенной микробиоты в зоне аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г.) наметились подходы к созданию микробиологических технологий для дезактивации загрязненных территорий [7]. В то же время роль микроорганизмов в био-геохимических циклах радионуклидов в морской среде исследована недостаточно полно. На Дальнем Востоке за 8,5 мес до Чернобыльской произошла похожая, но в значительно меньшем масштабе авария на атомной подводной лодке в бухте Чажма, в результате которой бухта и прилегающая акватория подверглись радиоактивному загрязнению [1, 8, 9].
СЕРГЕЕВ Александр Федорович - старший научный сотрудник, ГОРЯЧЕВ Владимир Алексеевич -кандидат технических наук, заведующий лабораторией, СЛИНЬКО Елена Николаевна - научный сотрудник, МОЖЕРОВСКИЙ Анатолий Владимирович - кандидат геолого-минералогических наук, ДУДАРЕВ Олег Владимирович - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, БОЦУЛ Анатолий Иванович - научный сотрудник, АСТАХОВ Анатолий Сергеевич - доктор геолого-минералогических наук, заместитель директора (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН, Владивосток), ИВАНОВА Елена Петровна - доктор биологических наук, старший научный сотрудник, МИХАЙЛОВ Валерий Викторович - член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией, ГЛАДКИХ Раиса Васильевна - научный сотрудник, ГОРШКОВА Наталья Михайловна - кандидат биологических наук, научный сотрудник (Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, Владивосток), КИСЕЛЕВ Владимир Иванович - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник (Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток). E-mail: sergeev@poi.dvo.ru
Исследование выполнено при финансовой поддержке программы «Конкурс ДВО РАН» (гранты 03-3-Е-07-027 и 09-ІІІ-А-06-227).
Осенью 2000 г. в зоне аварии нами были проведены биогеохимические исследования микробного сообщества на уровне родов гетеротрофных сапрофитных бактериальных популяций, предварительные результаты которых были частично опубликованы. Литературный поиск не привел к выявлению работ, содержащих аналогичные результаты и подходы к интерпретации материалов. В статье впервые приводятся результаты совместного анализа основных данных обработки проб воды и донных осадков, полученных ранее.
Район исследования (рис. 1). Станции располагались в пределах 150 м вдоль оси сформировавшегося в донных осадках подводного асимметричного радиоактивного следа [1] начиная от зоны эпицентра аварии (ст. 1, 2, 4). Методы отбора и анализа материала представлены в работах [4, 5].
В бухте Чажма в зоне аварии слабая динамика вод, скорость придонного течения, как правило, до 6, иногда 10-15 см/с. Донные осадки представлены пелитовыми алевритами, миктитами, алевритовыми песками с преобладанием алевритовых и песчаных миктитов, в некоторых местах с запахом сероводорода. Цвет осадков в основном черный, минимальные значения окислительно-восстановительного потенциала (-300--400 мВ) отмечены в подповерхностном (5-30 см) слое. В водной толще удельная активность 60Со (в растворенной и взвешенной формах) составляла 1,1-35,5 Бк/м3, увеличиваясь к дну (табл. 1),
Рис. 1. Расположение станций отбора проб воды и донных осадков на микробиологический и радиогеохимичес-кий анализы в бухте Чажма в октябре-ноябре 2000 г.
Содержание сапрофитных бактерий, взвеси и 60Со в водной толще зоны эпицентра
Численность 60Со, Бк/м3
Глубина, м бактерий, х102 кл./мл Взвесь, г/м3
взвешенная форма растворенная форма
0,5 1,7 3,6 2,9 3,0 0,12 ± 0,08 1,0 ± 0,2
8 6,2 5,0 8,6 2,1 2,5 ± 0,04 1,4 ± 0,3
9 31,0 17,7 26,7 ± 1,7 8,8 ± 1,2
Примечание. N1, К2 - соотношение, соответственно, численности сапрофитов и концентраций взвеси на горизонтах 9 и 8 м, 8 и 0,5 м.
в донных осадках в зоне эпицентра аварии - 5,3 • 105-2,3 • 107 Бк/кг (ст. 1, 2, 4) с уменьшением по следу до 3,1 • 103 -2,0 • 104 Бк/кг (ст. 5-8). На периферии радиоактивного следа (ст. 3) ее значения не превышали 2,1 • 102 Бк/кг (табл. 2). Поскольку на северо-западном берегу бухты находится судоремонтный завод, то в ней также отмечен высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами [4, 5].
Распределение сапрофитных бактерий в водной толще определяется соотношением интенсивностей размножения и гибели, структурой водной толщи и происходящими в ней процессами, а также распределением частиц взвеси, с которыми обычно ассоциируют бактерии [10].
Численность сапрофитных бактерий в столбе воды на ст. 1 составляла 1,7-31 • 102 кл./мл, увеличиваясь к дну (см. табл. 1). Концентрация взвеси также возрастала с глубиной. Как следует из данных табл. 1, изменение численности бактерий от поверхности (0,5 м) до горизонта 8 м хорошо согласуется с изменением общей концентрации взвеси (3,6 и 3,0 раза, соответственно), тогда как в слое 8-9 м изменение численности сапрофитов превышает изменение общей концентрации взвеси (в 5, 0 и 2,1 раза, соответственно). Превышение изменения численности бактерий в придонном слое связано с выносом бактерий с поверхности раздела дно-вода, где их численность повышена [11]. Радиоактивным индикатором взвеси, поднимающейся со дна, является содержащийся в ней 60Со (см. табл. 1). Отсюда, основываясь на данных табл. 1 и некоторых допущениях, мы установили распределение в толще воды сапрофитов, поступивших из разных источников - поверхности раздела дно-вода и верхнего слоя водной толщи. Было принято, что все сапрофиты ассоциированы со «своей» (из своего источника) взвесью, и в целом численность бактерий пропорциональна концентрации взвеси; концентрация бактерий в ассоциациях со взвесью не меняется по мере прохождения толщи воды; сорбцией растворенного 60Со на взвеси пренебрегли; рассматривали одномерную модель [5].
Концентрация взвеси в водной толще формируется двумя потоками: со дна (радиоактивная составляющая) и сверху (нерадиоактивная составляющая). Для оценки доли каждой из них использовали характеристики, приведенные в табл. 1, данные гранулометрического состава взвеси, отобранной осенью 2000 г., и содержания 60Со в донных осадках зоны эпицентра аварии (см. табл. 2). Из данных табл. 2 получили удельную активность донного осадка, загрязненного 60Со и имеющего тот же гранулометрический состав, что и взвесь в зоне эпицентра аварии, - 416 Бк/г. Разделив значение удельной активности 60Со во взвеси (см. табл. 1) на 416 Бк/г, получим количество радиоактивного осадка (в граммах на 1 м3 воды), обусловливающее удельную активность 60Со во взвеси на исследуемых горизонтах: 0,0003; 0,0060 и 0,0642 г/м3, или 0,01; 0,07 и 0,36% от общей концентрации взвеси на горизонтах 0,5; 8 и 9 м, соответственно. Эти результаты являются нижней оценкой вклада донного осадка в общую концентрацию взвеси в водной толще района
Гранулометрический состав взвеси водной толщи и средняя удельная активность 60Со в аналогичных фракциях донных осадков
Фракция взвеси, мм Содержание фракций взвеси, % Удельная активность 60Со в донных осадках, Бк/г
> 0,5 0,36 22251
0,5—0,1 2,23 9192
0,1-0,05 3,86 684
0,05-0,01 40,11 210
0,01-0,005 18,75 62
0,005-0,001 27,95 25
< 0,001 6,74 14,5
исследований, поскольку допускаем, что гранулометрический состав всей взвеси и ее донной составляющей одинаков.
Верхняя оценка основывается на предположении о том, что радиоактивность взвеси водной толщи обусловлена поступлением с дна самой тонкой (меньше 0,001 мм) фракции донных осадков, по результатам радиогранулометрических определений в зоне эпицентра аварии и на его периферии имеющей удельную активность 60Со, равную 14,5 Бк/г. Отсюда масса донного радиоактивного грунта, определяющего содержание 60Со во взвеси (на 1 м3 воды) на горизонтах 0,5; 8 и 9 м, вычисленная делением удельной активности 60Со во взвеси на этих горизонтах на удельную активность 60Со в донных осадках (14,5 Бк/г), равна, соответственно, 0,008; 0,172 и 1,841 г/м3. Таким образом, вклад донных осадков как источника радиоактивной взвеси в общую концентрацию взвеси на горизонтах 0,5; 8 и 9 м равен 0,3; 2,0 и 10,4% соответственно.
Поскольку результаты вычислений составляющих общей численности сапрофитов с использованием нижних и верхних оценок вклада дна в общую концентрацию взвеси практически совпадают, приведем расчет только для второго случая. Общую численность сапрофитов на горизонтах 0,5 и 9 м, соответственно, можно представить следующими уравнениями:
(х : 1,841) • 0,008 + у = 170, (1)
х + (у : 2,892) • 15,859 = 3100, (2)
где х и у - численность (кл./мл) сапрофитов на радиоактивной взвеси, поднимающейся со дна на глубине 9 м, и на нерадиоактивной взвеси у поверхности воды на горизонте 0,5 м, соответственно; значения 1,841 и 0,008 - расчетные концентрации (г/м3 ) донной радиоактивной взвеси на 9 и 0,5 м, соответственно; значения 2,892 и 15,859 - расчетные концентрации (г/м3) нерадиоактивной взвеси (общая концентрация взвеси минус концентрация радиоактивной взвеси) на 0,5 и 9 м, соответственно; величины 170 и 3100 - численность сапрофитных бактерий (кл./мл) на горизонтах 0,5 и 9 м, соответственно (см. табл. 1). Исходя из уравнений получаем, что х = 2221 кл./мл, у = 160 кл./мл. Отсюда численность сапрофитов, поступивших с дна на радиоактивной взвеси на горизонт 0,5 м, составляет 170-160 = 10 кл./мл, а осевших из поверхностного слоя в придонный горизонт 9 м с потоком нерадиоактивной взвеси - 3100-2221 = 879 кл./мл. Для промежуточного горизонта 8 м составляющая численности сапрофитов на радиоактивной взвеси определяется следующим образом: (2221 : 1,894) • 0,172 и 208 кл./мл, где 2221 - численность сапрофитов (кл./мл) на радиоактивной взвеси, 1,894 - концентрация (г/м3) донной радиоактивной взвеси на горизонте 9 м, 0,172 - на горизонте 8 м.
Аналогично оценивается составляющая численности сапрофитов, поступивших из верхнего источника на горизонт 8 м: (160 : 2,892) • 8,428 и 467 кл./мл, где 160 - численность сапрофитов (кл./мл), 2,892 - концентрация (г/м3 ) нерадиоактивной взвеси на горизонте 0,5 м, 8,428 - на горизонте 8 м. Суммируя (208 + 467), получаем, что расчетная
численность сапрофитов на горизонте 8 м равна 675 кл./мл (наблюдаемое значение - 620 кл./мл; см. табл. 1). Таким образом, близость расчетных и наблюдаемых величин свидетельствует о правомочности принятых при оценках допущений. Расчетные соотношения сапрофитных бактерий, поступивших на радиоактивной взвеси с дна и на нерадиоактивной взвеси из верхнего слоя водной толщи на горизонты 9; 8 и 0,5 м, составляют, соответственно, 72 и 28; 31 и 69; 6 и 94%.
Распределение сапрофитных бактерий в донных осадках. Здесь общая численность сапрофитов низкая - 0,7 • 102-13 • 102 кл./г (табл. 3), что сопоставимо с их численностью в других районах северо-западной части Тихого океана [2, 3], где уровень концентраций органического углерода в донных осадках находится в тех же пределах, что и в бухте Чажма (0,05-0,25%). Особенностью вертикального распределения сапрофитов в зоне эпицентра аварии (ст. 2 и 4) является совпадение в подповерхностных слоях минимумов их численности с максимумами удельной активности 60Со (табл. 3). Однако снижение численности в этих слоях наблюдается на фоне усиления в них восстановительных условий, повышения рН, максимум которого на ст. 4 также совпадает с минимумом численности бактерий,
Таблица 3
Микробиологические и физико-химические характеристики донных осадков
№ станции Дата; Слой С '“'орг. 5 pH Удельная Численность
(длина глубина грунта, % активность сапрофитов,
колонки, см) на станции, м см 60Со, Бк/кг сухой массы кл./г сырой массы
1 (67) 20.10.2000 г.; 9,2 3-6 0,10 _ 1,3 • 106 3,0 • 102
2 (44) 21.10.2000 г.; 0-3 0,25 _ 3,4 • 105 5,1 • 102
9,1 3-6 0,23 _ 5,3 • 105 2,6 • 102
9-12 0,15 _ 1,1 • 102 1,3 • 103
18-21 0,09 _ 1,0 • 101 5,2 • 102
30-33 0,17 _ 4,0 • 101 0,7 • 102
39-42 0,12 _ 1,1 • 102 1,5 • 102
3 (36) 20.10.2000 г.; 13,4 0-5 0,10 _ 2,1 • 102 5,8 • 102
4 (69) 25.11.2000 г.; 0-2 0,12* 7,1* 1,9 • 105* 8,3 • 102
8,2 2-5 _”_ _”_ 6,1 • 102
5-10 0,08 8,6 4,7 • 105 3,2 • 102
10-15 0,10 8,8 2,3 • 107 2,4 • 102
15-20 0,10 8,2 3,8 • 104 3,6 • 102
20-25 0,08 8,1 2,3 • 103 3,5 • 102
25-30 0,08 7,9 2, 9 0 3,9 • 102
30-35 0,05 7,7 7,8 • 102 9,5 • 102
35-40 0,13 7,6 1,1 • 103 5,8 • 102
40-45 0,10 7,6 1,0 • 101 6,7 • 102
5 (27) 25.11.2000 г.; 0-2 0,13* 7,0* 1,9 • 104* 3,7 • 102
9,2 2-4 _”_ _”_ -”- 0,7 • 102
4-6 _”_ _”_ 3,4 • 102
6 (10) 25.11.2000 г.; 0-2 0,14* 6,9* 8,2 • 103* 2,4 • 102
10 2-4 _”_ _”_ -”- 2,0 • 102
7 (38) 25.11.2000 г.; 0-2 0,10* 6,8* 8,3 • 103* 8,5 • 102
12,5 2-4 _”_ _”_ -”- 3,5 • 102
4-5 _”_ _”_ -”- 2,4 • 102
8 (31) 25.11.2000 г.; 0-2 0,22* 6,7* 3,1 • 103* 1,3 • 103
10 2-4 _”_ _”_ -”- 6,8 • 102
4-5 _”_ _”_ -”- 1,3 • 103
* Значение получено при измерении образца, составленного из образцов всех слоев горизонта, отмеченных знаком -”-.
Примечание. Прочерк - измерение не проводилось.
и низкого содержания органического углерода. Похожая ситуация имеет место и в других бассейнах с восстановительными условиями в толще донных осадков, например в бухте Кратерная (о-в Янкича, Курильские острова) [2].
Отчетливое снижение численности бактерий в верхнем слое донных осадков по сравнению с другими наблюдается на ст. 5 и 6, для которых также характерна меньшая глубина опробованного слоя. Здесь осадки более грубозернистые и частично перемытые. Характерно, что в этих местах, где, вероятно, более интенсивная динамика придонных вод, имеет место и более сильное воздействие на донные отложения. Возможно, придонное течение, влияющее на формирование типа осадка, начинает прямо воздействовать (смыв бактерий) на численность в нем сапрофитов. Это подтверждают данные о численности сапрофитов в осадках и придонном метровом слое воды (табл. 4). Отбор проб воды и осадков на ст. 5-7 проводили одновременно. На ст. 6, где глубина опробованного слоя наименьшая, численность бактерий минимальная в верхнем слое осадка и максимальная в придонной воде. С увеличением глубины опробованного слоя осадка, на ст. 5 и 7, численность сапрофитов в нем увеличивается, а в придонной воде уменьшается, что, вероятно, обусловлено снижением динамической активности придонных вод в районе этих станций и уменьшением потока бактерий с дна в результате смыва.
Что касается возможного влияния радиоактивности на сформировавшееся в условиях антропогенного загрязнения сообщество сапрофитных бактерий, то сопоставление значений численности и удельных активностей 60Со в верхнем слое (0-2 см) осадков на ст. 4-8, находящихся приблизительно в одних физико-химических условиях, не позволяет сделать вывод о наличии такого влияния, по крайней мере, при уровнях удельных активностей 60Со до 105 Бк/кг.
Распределение таксонов сапрофитных бактерий в водной толще. Среди 75 штаммов гетеротрофных бактерий, выделенных из проб морской воды, идентифицированы преимущественно представители гамма-подкласса протеобактерий родов Pseudoalteromonas-Alteromonas (35-50%), Shewanella (21-26%), Vibrio (4-17%), Marinobacter (8-13%), Marinomonas (0-12%) и Halomonas (0-9%) (табл. 5). Различия в численности таксонов определяются их неодинаковой резистентностью к влиянию факторов среды [6]. Для выявления закономерности в распределении численности бактерий, являющейся отражением внутренних и внешних механизмов функционирования сапрофитного сообщества, таксоны расположили по мере уменьшения их численности для горизонтов 9; 8 и 0,5 м соответственно (табл. 6). Такие упорядоченные расположения сапрофитов представляют собой ряды резистентности, где всякий таксон, стоящий выше остальных (табл. 6), более устойчив к воздействию среды. Затем вычислили отношение предыдущей численности бактерий одного рода к последующей другого, определили средние значения отношений и их дисперсии. Расчеты показали, что средняя величина отношения от горизонта 0,5 м к 8 м и далее к горизонту 9 м уменьшается в пределах 2,00-1,42. Дисперсия средней величины отношения снижается от 0,5915 на глубине 0,5 м до 0,0096 на глубине 9 м (рис. 2).
Таблица 4
Глубина опробованного слоя донных осадков, численность сапрофитных бактерий в верхнем слое осадков (0-2 см) и в 1-метровом придонном слое воды на ст. 5-7
Показатель Станция
6 5 7
Глубина опробованного слоя донных осадков (длина колонки), см Численность сапрофитов в осадке, х102 кл./г сырого грунта Численность сапрофитов в придонном метровом слое воды, х102 кл./мл 10 27 38 2.4 3,7 8,5 7.4 5,0 1,8
Таксономический состав и численность таксонов бактериального сапрофитного сообщества
в водной толще
Род Горизонт, м
9 (n = 25) 1 8 (n = 24) 1 0,5 (n = 26)
Pseudoalteromonas-Alteromonas 10,78 / 34,8 2,32 / 37,5 0,85 / 50,0
Shewanella 8,09 / 26,1 1,30 / 21,0 0,39 / 23,0
Vibrio 5,39 / 17,4 1,05 / 17,0 0,07 / 4,0
Marinomonas - 0,78 / 12,5 0,20 / 11,5
Marinobacter 4,04 / 13,0 0,50 / 8,0 0,20 / 11,5
Halomonas 2,70 / 8,7 0,25 / 4,0 -
Примечание. В числителе - содержание сапрофитных бактерий (х102 кл./мл), установленное на горизонте, в знаменателе - процент от общего числа выделенных из пробы штаммов. п - число выделенных из пробы штаммов. Прочерк - не отмечены.
Таблица 6
Соотношение численности сапрофитных бактерий различных родов в водной толще
Горизонт, м
9 8 0,5
Pseudoalteromo- Pseudoalteromonas- Pseudoalteromonas-
nas-Alteromonas Alteromonas Alteromonas
1,33 1,78 2,18
Shewanella Shewanella Shewanella
1,50 1,24 1,95
Vibrio Vibrio Marinomonas
1,33 1,35 1,00
Marinobacter Marinomonas Marinobacter
1,50 1,56 2,86
Halomonas Marinobacter Vibrio
2,00
Halomonas
Среднее отношений 1,42 1,59 2,00
Дисперсия среднего 0,0096 0,0963 0,5915
Max : min* 4,0 9,3 12,1
* Отношение максимальной численности сапрофитов к минимальной в ряду резистентности.
Заметим, что проба «горизонт 9 м» взята из придонного слоя толщиной не более 10 см. Аппроксимация квадратными уравнениями кривых среднего отношения и дисперсии (рис. 2) позволяет установить, что среднее отношение и дисперсия на поверхности раздела дно-вода района исследований равны 1,40 и 0,0004, соответственно. Из рис. 2 следует, что это наибольшее значение среднего отношения в данной ситуации. Таким образом, среднее отношение численности бактерий в рядах резистентности с увеличением глубины и приближением ко дну стремится к постоянной величине. Это означает, что с приближением к поверхности раздела дно-вода сапрофитное сообщество становится все более структурно упорядоченным. Упорядочение численности, вероятно, достигается на поверхности раздела дно-вода или в верхнем тонком слое донного осадка.
Чем можно объяснить структурное упорядочение бактериального сапрофитного сообщества и какой может быть величина среднего отношения численности сапрофитов на поверхности раздела дно-вода? Как уже отмечалось, вблизи дна и на его поверхности содержание органического вещества обычно повышенное, с чем, вероятно, и связано уменьшение различий в численности как между близстоящими родами сапрофитов, так
и между наиболее и наименее резистентными в данных экологических условиях таксонами.
Доминирование же биотического фактора (в данном случае это обилие органического вещества) регулирования численности над абиотическим, вероятно, может привести даже к выравниванию численностей всех таксонов резистентного ряда. При этом среднее отношение между численностями бактерий в рядах резистентности с увеличением глубины и приближением к поверхности раздела дно-вода будет стремиться к единице.
Распределение таксонов сапрофитных бактерий в толще донных осадков. Таксономический состав бактериального сапрофитного сообщества донных осадков зоны аварии определен (табл. 7) на ст. 4 в пяти слоях толщи осадков до глубины 30 см и на ст. 5 и 7 в верхнем слое (0-2 см). Таксономический состав сапрофитных бактерий сходен и довольно ограничен.
Из 173 изученных изолятов доминируют фирмикуты с низким содержанием Г+Ц-основа-ний в ДНК родов Bacillus и Halobacillus, которые составляют от 57 до 83% от общего числа штаммов, выделенных из образцов донных отложений. Бактерии класса Actinobacteria идентифицированы в верхнем слое (0-2 см) на ст. 7 и в подповерхностных слоях (10-15 и 15-20 см) на ст. 4. Бактерии Pseudoalteromonas-Alteromonas выделены на ст. 4 только из слоя 10-15 см, где значения удельной активности 60Со и рН максимальны. До 22% бактерий,
Таблица 7
Таксономический состав и численность таксонов бактериального сапрофитного сообщества
в донных осадках
Таксон № станции (слой, см)
4(0-2) n = 33 4 (10-15) n = 18 4(15-20) n = 34 4 (20-25) n = 18 4 (25-30) n = 16 5 (0-2) n = 32 7 (0-2) n = 22
Pseudoalteromonas- Alteromonas 0 0,17 / 7 0 0 0 0 0
Bacillus 4,73 / 57 0,96 / 40 2,52 / 70 1,75 / 50 3,16 / 81 2,15 / 58 4,00 / 47
Halobacillus 1,74 / 21 0,41 / 17 0,43 / 12 1,16 / 33 0 0,81 / 22 1,70 / 20
Actinobacteria 0 0,34 / 14 0,32 / 9 0 0 0 0,94 / 11
Н. и. 1,83 / 22 0,53 / 22 0,32 / 9 0,60 / 17 0,74 / 19 0,74 / 20 1,87 / 22
Примечание. В числителе - содержание сапрофитных бактерий (х102 кл./г сырого грунта), в знаменателе - процент от общего числа выделенных из пробы штаммов. п - число выделенных из пробы штаммов. Н. и. - не идентифицированы до уровня рода.
'v 0,0096
0 ---1---1--1---1---1--1---1---1--?---і
0 123 456 78 9 10 м
Рис. 2. Изменение с глубиной средней величины (а) и дисперсии средней величины (б) отношений численностей родов сапрофитных бактерий в рядах резистентности в водной толще зоны эпицентра аварии в бухте Чажма в октябре-ноябре 2000 г.
выделенных из проб донных отложений, не удалось идентифицировать по физиолого-био-химическим признакам.
В связи с обнаруженной упорядоченностью в структуре сапрофитного бактериального сообщества при приближении к дну представляет интерес определение соотношений численности близких родов Bacillus и Halobacillus, выявленных почти во всех изученных пробах осадков. Как следует из данных табл. 7, эти отношения в подповерхностных слоях (10-15, 15-20 и 20-25 см) на ст. 4, соответственно, равны 2,34; 5,86 и 1,51, тогда как в трех пробах поверхностного слоя 0-2 см на ст. 4, 5 и 7 составляют, соответственно, 2,72; 2,65 и 2,35 (в среднем 2,6 ± 7,8%). Ошибка определения численности 10-15%. Следовательно, на подводном радиоактивном следе в верхнем слое осадков 0-2 см на расстоянии ~150 м на станциях, где определялся таксономический состав сапрофитов, сохраняется постоянство структуры сообществ Bacillus и Halobacillus. Возможно, с уменьшением толщины верхнего слоя осадков значение среднего отношения (2,6) будет уменьшаться, приближаясь к значению, полученному выше для бактериального сапрофитного сообщества водной толщи.
Таким образом, таксономическая структура гетеротрофных сапрофитных бактериальных сообществ водной толщи и донных осадков зоны аварии существенно различалась, но наблюдалась сходная особенность: повышение структурной упорядоченности, проявляющейся в стремлении к постоянной величине среднего отношения численности бактерий в рядах резистентности с приближением к поверхности раздела дно-вода. Одной из причин обнаруженной закономерности может быть повышенное содержание органического вещества на поверхности раздела дно-вода.
Влияние радиоактивности на численность сапрофитных бактерий в донных осадках при уровнях удельной активности 60Со до 105 Бк/кг не отмечено. На численность сапро-фитов в установленном узком диапазоне значений воздействуют прежде всего природные факторы. Для решения вопроса о возможном влиянии более высоких уровней радиоактивности требуются дополнительные исследования.
Использование 60Со как радиоактивного индикатора позволило установить распределение в водной толще сапрофитных бактерий и взвеси, поступивших из разных источников. Установлено, что поток бактерий и радиоактивной взвеси со дна не привел к существенному загрязнению толщи воды. Преобладание бактерий (>50%) также наблюдалось только в тонком придонном слое (< 20 см). В верхнем слое поднятые со дна бактерии составили 6% от общего их числа, загрязненный осадок - не более 0,3 % от всего количества взвешенного материала в поверхностном слое.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арутюнян Р.В., Данилян В.А., Высоцкий В.В. и др. Анализ и оценка радиоэкологических последствий ядерной аварии в бухте Чажма. Препр. М.: ИБРАЭ АН РАН, 1998. 60 с.
2. Дульцева О.А., Пропп Л.Н., Одинцов В.С. Численность денитрифицирующих бактерий и денитрифицирующий потенциал в осадках бухты Кратерной (Курильские острова) // Биол. моря. 1998. Т. 24, № 4. С. 212-217.
3. Дульцева О.А., Одинцов В.С. Численность и активность денитрифицирующих бактерий в мягких грунтах залива Восток Японского моря // Биол. моря. 1991. № 5. С. 56-62.
4. Иванова Е.П., Горшкова Н.М., Михайлов В.В. и др. Микробиологический аспект радиоэкологической ситуации в б. Чажма (Японское море). Препр. Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 2002. 35 с.
5. Иванова Е.П., Горшкова Н.М., Михайлов В.В. и др. Распределение сапрофитных бактерий в водной толще района радиационной аварии атомной подводной лодки в бухте Чажма (Японское море) // Биол. моря. 2005. Т. 31, № 2. С. 82-88.
6. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 528 с.
7. Рыбалка В.Б., Клечковская Е.А., Сербинович В.В. и др. Микробиологический фактор и возможности управления смывом радионуклидов, изменение накопления их растениями на примере загрязненных почв Чернобыльской зоны // Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях: тез. докл. междунар. науч. конф., Москва, 24-26 апр. 2000 г. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. С. 266.
8. Сивинцев Ю.В., Высоцкий В.Л., Данилян В. А. Радиоэкологические последствия радиационной аварии на атомной подводной лодке в бухте Чажма // Атомная энергия. 1994. Т 76, вып. 2. С. 158-160.
9. Сойфер В.Н., Горячев В.А., Сергеев А.Ф. и др. Эволюция радиоактивного загрязнения донных отложений в зоне аварии на атомной подводной лодке в 1985 г. в бухте Чажма Японского моря // Метеорол. и гидрология. 1999. № 1. С. 48-63.
10. Сорокин Ю.И. Бактериопланктон // Океанология. Биология океана. Т. 1. Биологическая структура океана. М.: Наука, 1977. С. 124-132.
11. Novitsky J.A. Heterotrophic Activity Throughout a Vertical Profile of Seawater and Sediment in Halifax Harbor, Canada // Appl. Envir. Microbiol. 1983. Vol. 45, N 6. P. 1753-1760.
Новые книги
Географические и геоэкологические исследования на Дальнем Востоке: сб. науч. статей молодых ученых. Вып. 4 / отв. ред. С.С.Ганзей, С.И.Коженкова.
Geographical and geoecological investigations in the Far East: Proceedings of young scientists’ articles. Vol. 4.
Владивосток: Дальнаука, 2008. - 376 с. - ISBN 978-5-8044-0904-4.
Тихоокеанский институт географии ДВО РАН
690041, Владивосток, ул. Радио, 7
Fax: (4232) 31-21-59. E-mail: geogr@tig.dvo.ru
Настоящий сборник включает статьи молодых ученых Тихоокеанского института географии ДВО РАН, Института окружающей среды Дальневосточного государственного университета и ряда других организаций, принявших участие в Пятой конференции-конкурсе молодых ученых по проблемам географических и геоэкологических исследований, которая состоялась в ТИГ ДВО РАН 28-29 ноября 2006 г. В статьях отражены результаты исследований в области физической географии, гидрологии, экологии, экономической, рекреационной и социальной географии на Дальнем Востоке России, а также в странах АТР.
Сборник представляет интерес для географов, биологов, экологов, геохимиков, экономистов, работников туристической сферы, преподавателей и студентов вузов.
The volume contains articles of young scientists of Pacific Geographical Institute FEB RAS (PGI FEB RAS), Institute of Environment of Far Eastern National University and а number of other organizations, which participated in the Fifth Conference-Competition of young scientists aimed at geographical and geoecological studies. The Conference was held at PGI FEB RAS оп 28-29 November 2006. The articles consist of research data obtained in such fields as physical geography, hydrology, ecology, economical, recreational and social geography оп Russian Far East and in APR countries.
The articles сап be useful to geographers, biologists, environmentalists, geochemists, economists, touring operators, high school teachers and students.
