CC BY
53
4/2013
УДК 577.472. (571.5)
© О.В. Шаргаева, А.М. Калашников, Д.Д. Цыренова
Содержание хлорофилла а и разнообразие цианобактерий в микробных матах гидротерм Бурятии
В микробных матах термальных источников Бурятии содержание хлорофилла а достигает 6,66 - 695,0 мг/м2. Источники характеризуются большим разнообразием цианобактерий, выявлено 10 родов и 25 видов цианобактерий.
Ключевые слова: термальные источники, цианобактерии, хлорофилл а.
O.V. Shargaeva, A.M. Kalashnikov, D.D. Thyrenova
Content of the chlorophyll a and variety of cyanobacteria in microbial mats of hydroterms
of Buryatia
Content of the chlorophyll a reaches 6,66-695 mg/m2. Springs are characterized by a big variety of cyanobacteria. 10 genera and 25 species of cyanobacteria is identified.
Keywords: thermal springs, cyanobacteria, chlorophyll a.
Термальные источники являются местом активной деятельности микробных сообществ. Структура и функциональное разнообразие микробного сообщества минеральных источников во многом зависят от физико-химических условий: температуры, pH, окислительно-
восстановительных условий среды, химического состава воды.
Спектрофотометрический анализ концентрации хлорофилла а и бактериохлорофиллов в природных образцах является эффективным методом оценки распространения цианобактерий в природе и продуктивности экосистемы [3].
Целью работы является изучение разнообразия цианобактерий и содержания хлорофилла а.
Непосредственно на месте отбора проб измеряли температуру и pH. Температуру измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия), рН-среды - потенциометрическим рН-метром (рНер2, Португалия). Пробы воды, микробных матов, донных осадков и илов отбирали в стерильные емкости. Для определения видового состава цианобактерий пробы фиксировали 4%-м формалином, для оценки содержания хлорофилла а пробы фиксировали глицерином. В лаборатории хлорофилл а определяли спектрофотометрически. Для расчетов использовали уравнение Джеффри и Хамфри [4], которое учитывает одновременное присутствие в пробе хлорофиллов а, е, с1+с2:
[Chl а] = 11.85 А664- 1.54 А«?-0.08 Авзо В уравнении из значений оптической плотности предварительно вычли показания при 750 нм. Затем значение, полученное через уравнение, вставили в итоговую формулу, где v - объ-
ем растворителя в мл, L - толщина кюветы в см: С (мкг/образец) = [Chl] v (мл/Lcm).
Микроскопирование цианобактерий проводили с помощью микроскопов МБИ-15 (Россия), PZO (Польша) и Axiostar plus (Carl Zeiss, Германия). Определение таксономической принадлежности цианобактерий на основании морфологических признаков проводили по Еленкину, Голлербаху [3, 4] и уточняли по Комареку и Анагностидису [2, 5].
Объектами исследований являлись термальные источники Бурятии: Алла, Кучигер, Умхей, Гарга, Уро, Гусиха (Баргузинская котловина) и Горячинск (побережье оз. Байкала). Пробы микробных матов были отобраны в августе 2012 г.
Важнейшим экологическим фактором, влияющим на формирование микробных сообществ гидротерм, является температура [3]. Исследованные термальные источники на выходах характеризовались различной температурой - от 39,2 (Кучигер) до 72 °С (Гарга). pH варьировала от 7,9 (Гарга) до 9,95 (Умхей) (табл. 1).
Микробные маты развивались на изливе и горячих ручьях, характеризовались различной толщиной, консистенцией и разной окраской: от светло-, темно-зеленого до желто-зеленого, пурпурного, с белым налетом (табл. 1).
В результате работы были получены количественные характеристики содержания хлорофилла а в цианобактериальных матах. Анализ спектров in vivo микробных матов показывает, что в них доминирует хлорофилл а, что указывает на преобладание цианобактерий в составе мата (рис. 1, 2).
Таблица 1
Описание проб матов гидротерм Бурятии_______________________________
Источник Станция Т воды, °С Описание мата
Алла А1-12-1 46 Пурпурный многослойный мат, местами на поверхности наблюдается желто-зеленый оттенок
А1-12-2 н.о. Пурпурный мат, местами с белыми обрастаниями, рыхлый по консистенции
А1-12-3 46 Зеленый цианобактериальный мат с розовым налетом, толщина 1 см
А1-12-4 23 Темно-зеленый мат с серными обрастаниями, плотный по текстуре
А1-12-6 н.о. Темно-зеленый мат с серным налетом, плотная по текстуре, толщина 1 см.
Кучигер Ки-12-1 39,2 Темно-зеленый цианобактериальный мат, вязкий по консистенции, толщина 0,5 см.
Ки-12-2 37,5 Темно-зеленый цианобактериальный мат, вязкий по консистенции, толщина 0,5 см.
Ки-12-3 н.о. Тонкий темно-зеленый цианобактериальный мат
Умхей ит-12-1 48,5 Желто-зеленый цианобактериальный мат с растительными остатками
ит-12-2 38 Тонкий темно-зеленый мат
ит-12-3 18 Зеленый мат с серными включениями
ит-12-4 41 Тонкий ярко-зеленый цианобактериальный мат
ит-12-5 17,8 Тонкий темно-зеленый мат с белыми обрастаниями
Гарга Оа-12-1 72 Трехслойный мат с плотной текстурой, 1 слой - желто-зеленый, 2 - бурый, 3 - бледно-молочный
Оа-12-2 51 Цианобактериальный мат с плотной текстурой
Оа-12-3 53,7 Цианобактериальный мат с плотной текстурой
Оа-12-4 40 Цианобактериальный мат с плотной текстурой
Уро иго-12-1 56 Трехслойный мат плотной текстуры, 1 слой - желто-зеленый, 2- темнозеленый, 3 - пурпурный
иго-12-2 55 Многослойный цианобактериальный мат
иго-12-3 57 Пурпурный мат
иго-12-4 40 Темно-зеленый цианобактериальный мат
Гусиха Ош-12-1 70,5 Тонкий мат молочного цвета
Ои8-12-2 66 Желто-зеленый мат
Ош-12-3 67,5 Пурпурный+зеленый
Ош-12-4 70 Желто-зеленый мат
Ош-12-5 38 Зеленый цианобактериальный мат
Г орячинск Оог-12-1 51 Тонкий бледно-зеленый мат
Оог-12-2 25 Цианобактериальный мат
Примечание: н.о. - не определено
Рис. 1. Алла - станция 4 Рис. 2. Умхей - станция 5
Среднее содержание хлорофилла а в источниках находилось в пределах 6,66-695,0 мг/м2 Максимальная концентрация хлорофилла а обнаружена в источнике Умхей при температуре 17,8 °С, что составляет 695,0 мг/м2 (табл. 2). Высокие значения содержания хлорофилла а связаны с массовым развитием цианобактерий в микробных матах. Так, при температурах 17,8 °С, 18 °С и 23 °С содержание хлорофилла а максимально (695,0 мг/м2; 444,8 мг/м2; 557,0 мг/м2 соответственно).
4/2013
Таблица 2
Содержание хлорофилла а в термальных источниках Бурятии
Источник Станция T воды, °C Схл а, МГ/М2
Алла А1-12-1 46 69,2
А1-12-2 - H.O.
А1-12-3 46 203,25
А1-12-4 23 557,0
А1-12-6 - H.O.
Кучигер Ku-12-l 39,2 333,3
Ки-12-2 37,5 139,4
Ки-12-3 - 236,7
Умхей Um-12-l 48,5 17,35
Um-12-2 38 553,9
Um-12-З 18 444,8
Um-12-4 41 6,66
Um-12-5 17,8 695,0
Гарга Ga-12-1 72 88,7
Ga-12-2 51 51,2
Ga-12-3 53,7 15,07
Ga-12-4 40 74,2
Уро Uro-12-1 56 -
Uro-12-2 55 33,79
Uro-12-3 57 -
Uro-12-4 40 71,1
Гусиха Gus-12-1 70,5 H.O.
Gus-12-2 66 28,15
Gus-12-3 67,5 H.O.
Gus-12-4 70 -
Gus-12-5 38 96,7
Г орячинск Gor-12-1 51 27,45
Gor-12-2 25 41,8
Примечание: н.о. - не определено, — хлорофилл а не обнаружен
Изученные микробные маты характеризовались большим разнообразием цианобактерий (табл. 3). Всего выявлено 10 родов и 25 видов цианобактерий. Формообразующими видами являлись Leptolyngbya, Phormidium (по 5 видов) и (Ноеосарьа (4 вида), вторыми по распространенности были Зупескососсш иАпаЬаепа (по 3 вида) (табл. 3).
Таблица 3
Таксономический спектр цианобактерий источников Бурятии
Таксон/Станция Алла Кучи- гер Умхей Гарга Уро Гусиха Горя- чинск
Anabaena variabilis +
Anabaena minutissima +
Anabaena contorta +
Calothrix sp. + +
Gloeocapsa minor + +
Gloeocapsa minuta + + + +
Gloeocapsa punctata +
Gloeocapsa túrgida + +
Leptolyngbya angustissima + + +
Leptolyngbya foveolarum +
Leptolyngbya frígida + + +
Leptolyngbya laminosa + + + + +
Leptolyngbya tenuis +
Lyngbya contorta +
Microcystis firma + +
Oscillotoria limosa + + + + +
Phormidium foveolarum +
Phormidium laminosum + + +
Phormidium luridum +
Phormidium molle + +
Phormidium komarovii +
Phormidium angustissimum + +
Spirulina caldaria +
Synechococcus bigranulatus + + + +
Synechococcus elongates + +
Synechococcus lividus + + + + +
Sunechocystis sp. +
Всего 11 9 12 10 6 5 6
В цианобактериальных матах гидротерм Бурятии было обнаружено 10 родов цианобактерий, формообразующими видами являлись Ркогтісііит (6 видов) Leptolyngbya (5 видов), и (їіоеосарна (4 вида), вторыми по распространенности были Зупескососсш и АпаЬаепа (по 3 вида).
Таким образом, в результате проведенных исследований таксономический спектр цианобактерий гидротерм Бурятии пополнен 2 новыми видами. Так, в гидротерме Уро выявлен Ркогтісііит котагоуіі, в источнике Умхей -
Spirulina caldaria, которые ранее не были обнаружены.
Наибольшей продуктивностью обладали маты из источников Алла, Умхей и Гарга, в которых доминировали цианобактерии Gloeocapsa minuta, Leptolyngbya laminóse, Synechococcus bigranulatus и Synechococcus lividus.
Высокие значения содержания хлорофилла а связаны с массовым развитием цианобактерий в микробных матах. Изученные нами микробные маты по продуктивности не уступали ранее изученным цианобактериальным матам [6].
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 12-04-р_сибирь_а, №12-04-31187-мол_а, Интеграционные гранты СО РАН № 5 и 94.
Литература
1. Голлербах М.М., Косинская Е.К., Полянский В.И. Определитель пресноводных водорослей СССР- М.: Советская наука, 1953. Вып. 2. - 398 с.
2. Еленкин A.A. Синезеленые водоросли СССР. Специальная часть. - М.; JL: Изд-во АН СССР, 1949. - Вып. 2. - С 990.
3. Микробные сообщества щелочных гидротерм / З.Б. Намсараев, Б.Б. Намсараев, В.М. Горленко, Д.Д. Бархутова - Новосибирск.: Изд-во СО РАН, 2006. - 111 с.
4. Намсараев З.Б. Микробные сообщества щелочных гидротерм: автореф. ... канд. биол. наук / Институт микробиологии РАН.-М., 2003. - 151 с.
5. Намсараев З.Б. Использование коэффициентов поглощения для расчета концентрации хлорофиллов и бактериохло-рофиллов // Микробиология. -2009. - Т. 78, №6. - С. 836-839
6. Komärek J., Anagnostidis K. Cyanoprokariota 2. Teil:Oscillatoriales // Süsswasserflora von Mitteleuropa / B. Büdel, G. Gärtner, Г. Krienitz, M. Schagerl (Hrsg.), 2007. Bd. 19/2. - 759 p.
7. Komärek J., Anagnostidis K. Cyanoprokariota 1. Teil: Chroococcales // Süsswasserflora von Mitteleuropa / Eds. Ettl H., Gärtner G., Heynig H., Mollenhauer D. Jena, Stuttgard, Tilbeck, Ulm; G.Fischer, 1999. Bd. 19/1. - 548 p.
Шаргаева Олеся Валерьевна, аспирант Бурятского государственного университета. 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, лаборатория микробиологии. Тел.: 8(3012)434902, 89500623090, e-mail: [email protected].
Калашников Александр Михайлович, младший научный сотрудник Института микробиологии им. Виноградского, лаборатории экологии и геохимической деятельности микроорганизмов. 117312, г. Москва, Пр. 60-летия Октября, д.7, корп. 2. Тел. 8(4991)352139, 89199997973, e-mail: [email protected].
Цыренова Дулма Доржиевна, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН. 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, лаборатория микробиологии. Тел.: 8(3012)434902, 89246537048, e-mail: [email protected].
Shargaeva Olesya Valeryevna, the post graduate student of the Buryat State University. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str., 6, the laboratory of microbiology. Tel.: 8(3012)434902, 89500623090. e-mail: [email protected].
Kalashnikov Aleksandr Mikhailovich, the junior researcher of Winogradsky Institute of Microbiology. 117312, Moscow, 60 years of October Prospectus, 7. Tel.: 8(4991)352139, 89199997973. e-mail: [email protected].
Tsyrenova Dulma Dorzhievna, candidate of biology, the junior researcher of the Institute of general and experimental biology SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str., 6, the laboratory of microbiology. Tel.: 8(3012)434902, 89246537048. e-mail: [email protected].
