Развитие цианобактериальных матов и концентрации хлорофилла а в термальных источниках Алла и Уро (Бурятия) в зависимости от температуры Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

О.В. Устинова, В.Г. Будагаева. Развитие цианобактериальных матов и концентрации хлорофилла а в термальных источниках Алла и Уро (Бурятия) в зависимости от температуры_

Bazarov Sokto Mynkyevich, postgraduate student, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS

Pavlov Igor Arturovich, candidate of pharmaceutical sciences, researcher, Baikal Institute of Nature Management SB RAS Garankina Valentina Petrovna, candidate of biological sciences, researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, е-mail: G_val_82@mail.ru

УДК 577.472.(571.5) © О.В. Устинова, В.Г. Будагаева

РАЗВИТИЕ ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНЫХ МАТОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА А В ТЕРМАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКАХ АЛЛА И УРО (БУРЯТИЯ) В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 12-04-р_сибирь_а, №12-04-31187-мол_а, Интеграционных грантов СО РАН №№ 5 и 94.

Исследовано изменение содержания хлорофилла а и накопление биомассы при различных гидрохимических условиях среды в термальных источниках Алла и Уро (Бурятия).

Ключевые слова: термальные источники, цианобактерии, хлорофилл а.

O.V. Ustinova, V.G. Budagaeva

DEVELOPMENT OF CYANOBACTERIAL MATS AND CHLOROPHYLL A CONCENTRATION IN THE THERMAL SPRINGS ALLA AND URO (BURYATIA) DEPENDING ON THE

TEMPERATURE

The change of Chlorophyll a concentration and the accumulation of biomass under various hydrochemical environmental conditions in the thermal springs Alla and Uro (Buryatia) were investigated. Keywords: thermal springs, cyanobacteria, chlorophyll a.

Цианобактерии являются единственной группой бактерий, содержащих хлорофилл а, характерный для фотосинтетических эукариотных организмов [1]. Данные по содержанию хлорофилла а дают достаточно полную информацию о функциональной активности микроорганизмов в фитопланктоне, так как они связаны с величинами первичной продукции и биомассой цианобактерий [2].

Цель работы - изучение содержания хлорофилла а в цианобактериальных матах термальных источников Бурятии (Алла и Уро) зависимости от температуры.

Объекты и методы исследования

Исследования термальных источников Алла и Уро были проведены в августе 2013 г. Гидротерма Алла имеет несколько выходов у подножия Баргузинского хребта (Курумканский район, Бурятия), Уро - Икатский хребет (Баргузинский район, Бурятия). Пробы для гидрохимических и микробиологических исследований гидротермы Алла были отобраны на 6 станциях, Уро - на 4.

Температуру измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия). Для определения содержания хлорофилла а пробы матов отбирали пробочным сверлом площадью 1 см2 и фиксировали глицерином. Содержание хлорофилла а (С) определяли спектрофотометрическим методом, основанным на анализе спектра поглощения раствора пигментами [3]. Расчеты производили по формуле:

С = 13,9 ОП665 -V/1-1/S-10,

где С - концентрация хлорофилла а (мг/м2), V - объем экстракта, мл, S - площадь сверла, см2, 1 - толщина кюветы (1 см.).

При переходе от концентрации хлорофилла а к биомассе (Вс), выраженной в единицах углерода, использовали пересчетный коэффициент 15 [4]:

Вс =15 Chl a,

где Chl a - концентрация хлорофилла а.

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

3 /2014

Результаты и обсуждение

Важнейшими факторами, влияющими на рост и распространение микробного сообщества, являются физико-химические показатели среды обитания, в том числе и температура. На выходе источника Алла зафиксирована максимальная температура (60,5оС), которая далее по изливу уменьшается (табл.). На станциях, где отмечены высокие значения температуры воды (57-60оС), рост и развитие цианобактериальных матов ограничены, развиваются тонкие маты рыхлой структуры. Однако при понижении температуры до 36-41оС наблюдается более активное формирование матов, вплоть до образования четырехслойных плотных структур желто-зеленого цвета. Цианобактерии в этих матах развиваются в верхних слоях, а в толще расположены пурпурные и зеленые фотобактерии. При дальнейшем понижении температуры до 34оС встречаются серные маты рыхлой структуры. При смешении термальных вод источника и вод р. Алла и сильном течении понижается температура воды до 16,2оС и наблюдаются плотные бледно-зеленого цвета пучкообразные обрастания на камнях.

Для термального источника Уро развитие структурированных цианобактериальных матов происходит при более высоких значениях температуры, чем в источнике Алла (табл.). На всех станциях источника наблюдаются плотные, многослойные обрастания. На выходе источника при температуре 60оС развивается двухслойный нежный мат желто-зеленого цвета. При температуре 65,5оС источника развивается слоистый мат желто-зеленого цвета уже более плотной текстуры. Ниже по ручью при снижении температуры до 50оС развивается широкое поле двухслойных матов, где верхний слой желтого цвета, нижний - темно-зеленый (рис. 1). На следующей станции источника Уро с температурой 65,5оС по краю ручья развивается плотный слоистый мат зеленого цвета.

О массовом развитии цианобактерий в микробных матах термальных источников указывает высокое содержание хлорофилла а, поскольку высокие температуры ограничивают развитие эукариотных микроорганизмов. В микробных матах источника Алла концентрация хлорофилла а варьирует от 0,68 до 11,44 мг/мл (табл.). Максимум содержания данного пигмента отмечен на станции №2 с температурой воды 41,6оС. При этом биомасса цианобактерий достигает 171,6 мг/л. При повышении температуры до 57оС и выше концентрация хлорофилла а снижается до 0,68 мг/мл. Полученные значения биомассы прямо пропорциональны концентрациям хлорофилла а. В отличие от гидротермы Алла, микробные маты термального источника Уро имеют более высокое содержание хлорофилла а - 4,68-15,78 мг/мл. Максимальная концентрация хлорофилла а в микробных матах обнаружена на станции с температурой воды 60°С и биомасса цианобактерий достигает 236,70 мг/мл.

Рис. 1. Цианобактериальный мат источника Алла, станция № 2

Рис. 2. Цианобактериальный мат источника Уро, станция № 2а

О.ПДагурова и др. Оценка гидрохимических и микробиологических показателей воды прибрежной зоны оз. Байкал

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