Таксономический состав бактериобентоса малых рек разных географических зон Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

структуры бактериобентосных популяций исследованной акватории является устойчивое доминирование - до 85% палочковых форм и малочисленность нитевидных клеток - до 12% в общей численности бактерий. Выявлена закономерность в пространственном изменении соотношения кокковых и палочковых форм: снижение доли палочек и увеличение доли кокков в общей численности бактериобентоса от верховья р. Камы к Куйбышевскому вдхр.

Линейные размеры кокковых форм бактерий изменялись от 0,17 до 1,2 мкм, коккобацилл -от 0,17 до 1,59 мкм. Среди палочковидных бактерий по всему каскаду преобладали палочки размером < 2 мкм, численность которых составляла 64,5-99,5% от общего количества. Среди нитевидных форм преобладали бактерии размерного класса 5-30 мкм. Локально, например, в глинистых техногенных песках, встречались нитевидные клетки размерных классов 30-60 мкм и 60-90 мкм. В тонкодисперсных илах ст. Устья-Язьва, Добрянка и в глинистом иле на ст. Талица встречались единичные нити длиной > 100 мкм.

В масштабах отдельных биотопов и экосистем водохранилищ Камского каскада экологическое состояние условий обитания выступает одним из факторов, регулирующих размерно-морфологическую структуру литорального бактериобентоса [4]. Линейная длина и объемы бактериальных клеток возрастают с увеличением загрязнения среды обитания легкоокисляемым органическим веществом и с повышением трофического уровня водоемов в целом. Поэтому с точки зрения структурной организации размерно-морфологическую изменчивость бактериальной популяции в донных отложениях исследованных водохранилищ можно рассматривать как адаптационную стратегию в условиях антропогенного воздействия на водную экосистему.

Литература

1. Иватин А.В. Бактериопланктон и бактериобентос Куйбышевского водохранилища. Тольятти: Кассандра, 2012. 183 с.

2. Дзюбан А.Н. Деструкция органического вещества и цикл метана в донных отложениях внутренних водоемов. Ярославль: Принтхаус, 2010. 192 с.

3. Шерышева Н.Г., А.Н. Дзюбан, В.В. Жариков. Бактериобентос прибрежных участков водохранилищ Камского каскада // Гетеротрофное звено внутренних и контурных сообществ пресноводных экосистем. Ярославль: Филигрань, 2016. С. 37-49.

4. Шерышева Н.Г., Ракитина Т.А., Поветкина Л.П. Влияние экологического состояния водоемов на размерно-морфологическую структуру бактериобентоса (на примере водохранилищ Камского каскада) // Карельский научный журнал», 2016. Т. 5. № 3(16). С.102-106.

УДК: 556.5:579.26:57.06

DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10152

ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БАКТЕРИОБЕНТОСА МАЛЫХ РЕК РАЗНЫХ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ЗОН Н.Г. Шерышева

Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия e-mail: [email protected]

Аннотация. Проведен анализ таксономического состава бактериальных сообществ в донных отложениях малых рек, расположенных в разных географических зонах: Южном Урале, Приволжской возвышенности и Окско-Донской низменности Русской равнины. В исследованиях применен метод газовой хромато-масс спектрометрии.

Ключевые слова: малые реки, географические зоны, бактериобентос, таксономический состав, микробные маркеры

TAXONOMIC COMPOSITION OF BACTERIOBENTHOS SMALL RIVERS IN DIFFERENT GEOGRAPHICAL ZONES

Natalia G. Sherysheva

Institute of Ecology of the Volga River Basin of the RAS, Togliatti, Russia e-mail: [email protected]

Annotation. The analysis of the taxonomic composition of bacterial communities in the bottom sediments of small rivers located in different geographical areas: South Ural, Volga Upland and the Oka-Don Lowland of the Russian Plain was carried out. The method of gas chromatography-mass spectrometry was used in the studies.

Key words: small rivers, geographical zones, bacteriobenthos, taxonomic composition, microbial markers

Исследования проводились в 2010 г. на пяти малых реках, расположенных в различных географических регионах: р. Коелга (Южный Урал - 55.05 с.ш., 60.10 в.д.) рр. Свинуха, Сура (Приволжская возвышенность - 53.24 с.ш., 50.22 в.д. и 53.22 с.ш., 45.00 в.д., соответственно), рр. Хмелина, М. Ломовис (Окско-Донская низменность Русской равнины - 53.44 с.ш., 41.82 в.д.). Таксономическую структуру донного бактериального сообщества определяли с помощью метода газовой хроматографии - масс спектрометрии (ГХ-МС) на основе жирно-кислотных микробных маркеров. Наличие специфических веществ (маркеров) в клеточных компонентах микроорганизмов позволяет определить организмы на уровне рода (а иногда и вида) численностью более 104 кл/г сухого ила [1].

Донные отложения малых рек представлены типами: песчанистым илом с органическими включениями в р. Коелга, глинистым илом с запахом нефтепродуктов в р. Свинуха, илистым песком в р. Сура, песчанистым илом в р. Малый Ломовис, торфянистым илом с органическими включениями в р. Хмелина [2]. Основу механического состава грунтов водотоков М. Ломовис и Сура составляет среднезернистый песок (размер частиц 0,5-0,25 мм), в меньшей степени присутствуют алевритовые и пелитовые фракции. В илах рек Коелга, Свинуха и Хмелина преобладает тонкий пелит с размером частиц менее 0,005 мм. Активная реакция среды (рН) донных осадков отражает зональные особенности почв регионов. Кислую реакцию среды рН = 5,33 имеет торфянистый ил в р. Хмелина. Нейтральные и слабощелочные грунты (рН = 7,08-7,42) характерны для рек Свинуха, Сура, Коелга.

Таксономическое разнообразие бактериального донного населения рассматриваемых водотоков, определенное методом микробных маркеров, включает 51-н таксон родового/видового ранга отделов Gracilicutes и Firmicutes эубактериального домена и 4-ре рода отдела Cyanobacteria. Обнаружена также группа диссимиляционных железоредукторов FeRed (Турова,1996), FeRB(Lovley) и FeRed КМ-2(Лебедева). Комплекс речного бактериобентоса представлен следующими родами/видами: Acetobacter, Acetobacterium, Actinomadura roseola, Actinomyces, Aeromonas/Burkholderia, Agrobacterium radiobacter, Azospirillum, Bacillus coagulans, Bacillus subtilis, Bacteroides fragilis, Bacteroides hypermegas, Butyrivibrio, Cellulomonas, Chlamydia, Clostridium butyricum, Clostridium sp., Clostridium pasterianum, Clostridium difficile, Corynebacterium aquaticum, Cytophaga/Flexybacter, Desulfotomaculum, Desulfovibrio, сем. Enterobacteriaceae, Eubacterium, Eubacterium sp., Eubacterium lentum, Methylococcus, Micrococcus, Mycobacterium, Nitrobacter, Nocardia carnea, Propionibacterium freudenreichii, Pseudomonas fluorescens, Hydrogenophaga, Pseudomonas sp., P. vesicularis, Pseudono-cardia, Rhodococcus terrae, Rhodococcus rhodochrous, Sphaerotilus natans, Sphingomonas capsulata, Spirochaeta"M", Staphylococcus, Streptomyces rimosus, Leptothrix, Geothrix fermentas, Thiobacillus, Xanthomonas. Из сине-зеленых бактерий присутствовали рр Anabaena, Microcystis, Oscillatoria и Aphanizomenon.

Бактерии 4-х родов Leptothrix, Geothrix, Thiobacillus, Xanthomonas были обнаружены только в р. Хмелина. В Окско-Донской низменности распространены болотистые и гумусовые почвы, торфяники, образующие благоприятную среду обитания для этих видов. В формировании таксономи-

ческого состава бактериобентоса прослеживается тенденция исчезновения отдельных таксонов и появление новых вдоль градиента активной реакции среды (рН). Так, от кислых к слабощелочным илам регистрировалась смена организмов Geothrix fermentas, рр. Leptothrix, Thiobacillus, Cellulomo-nas, Bacillus coagulans и Mycobacterium.

Численность бактериобентоса, определенная методом ГХ-МС, составляла 5,43 - 44,93 х 107 кл/г сухого грунта. Несмотря на разнообразие речных илов, в них обнаружено 52% постоянно встречающихся таксонов, что свидетельствует об эврибионтности видообразующего комплекса речного бактериобентоса. Показано, что для характеристики ландшафтов большое значение имеет содержание органического вещества, от концентрации и качественного состава которого зависит структура бактериальной популяции, так как ведущим в микробной системе является цикл углерода [3]. В илах p. Сура, обедненных органическим веществом, численность бактерий составляла 6,90 х 107 кл./г, р. М. Ломовис - 7,76 х 107 кл./г. На биотопах рр. Коелга и Хмелина с наибольшим содержанием органического вещества популяции бактериобентоса достигали максимального развития. Их численность составляла 21,63 х 107 и 44,93 х 107 кл./г, соответственно. Самой малочисленной оказалась популяция бактерий в илах р. Свинуха - 5,43 х 107 кл./г.

Наибольших численностей в р. Коелга достигали рр. Acetobacter, Clostridium, Butyrivibrio, железоредукторы FeRB (16,11-19,35 х 106 кл/г), в р. Свинуха - железоредукторы FeRB (11,44 х 106 кл/г), в р. Сура - рр. Acetobacter, Cyanobacteria (4,79-9,29 х 106 кл/г), в р. М. Ломовис - рр. Acetobacter, Rhodococcus (7,0-9,8 106 кл/г), в р. Хмелина - рр. Butyrivibrio, Acetobacter, Rhodococcus (35,26-80,43 х 106 кл/г). Среди малочисленных видов (< 1% от численности) можно отметить рр. Actinomadura, Agrobacterium, Cellulomonas, Chlamydia, Corynebacterium, Cytophaga/Flexybacter, Mycobacterium, Sphaerotilus, Leptothrix, Geothrix fermentas, Thiobacillus, Xanthomonas.

Таким образом, впервые определен таксономический состав бактериального сообщества в донных отложениях малых рек на уровне географического масштаба. Выявлена биотопическая зависимость специфических видов, обусловленная особенностью ландшафта, типом донных отложений, гранулометрическим составом, кислотностью среды, содержанием органического вещества и общего железа в грунтах.

Литература

1. Верховцева Н.В., Осипов Г. А. Метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии в изучении микробных сообществ почв агроценоза // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 1. С. 5154.

2. Плетнева С.Ю., Шерышева Н.Г., Загорская Е.П., Страхов Д.А. Ландшафтно-географические особенности донных отложений малых рек // Вектор науки, 2012. № 3 (21). С. 17-32.

3. Заварзин Г. А. Лекции по природоведческой микробиологии. М. : Наука, 2004. 348 с.

УДК 579.68:574

DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10153

ИССЛЕДОВАНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМОВ СРЕДНЕЙ ВОЛГИ

Н.Г. Шерышева, Т.А. Ракитина

Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия e-mail: [email protected]

Аннотация. В 2007-2014 гг. проводились исследования донных отложений разнотипных водоемов бассейна Средней Волги: Самарской области, республик Татарстан, Марий Эл, Башкортостан. Идентифицированы типы донных отложений озер, определены общая численность, биомасса и таксономический состав озерного бактериобентоса, выявлены закономерности формирования структуры доминирования бактериального сообщества в озерных илах. Ключевые слова: озера, донные отложения, бактериобентос, таксономическая структура