CC BY
57
УДК 579.266: 579.68: 556.555.1
ТРАНСФОРМАЦИЯ СТРУКТУРЫ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА В ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА СЕРЕБРЯНКА (САМАРСКАЯ ЛУКА)
О 2013 Н.Г. Шерышева1, Г.А. Осипов2
1 Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти 2Академическая группа Академика РАМН Ю.Ф. Исакова при НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева, Москва
Поступила 12.01.2013
Представлены результаты исследований структуры микробного сообщества детритного ила озера Серебрянка (Самарская Лука), участвующего в биогенезе минерала вивианита - Fe3(P04)2 х 8Н20. Образование вивианита происходило в модельном эксперименте в процессе анаэробного Fe(III) железовосстановления. Доминантными видами в природном микробном сообществе ила, участвующими в образовании фосфат-содержащих минералов железа, являются представители родов Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium, же-лезоредукторы Shewanella, Desulfuromonas, Geobacter, Geovibrio, Desulfovibrio. Активны Spirochaeta "M", Bacillus, Propionibacterium, Actinomadura, Nocardia, Rhodococcus, Pseudonocardia. В процессе анаэробной железоредукции находились в угнетенном состоянии или выбывали из сообщества аэробные и микроаэ-рофильные хемоорганотрофные организмы с дыхательным типом метаболизма, осуществляющие разложение целлюлозы, углеводородов, аммонификацию, азотфиксацию, окисление железа. Анаэробные бро-дилыцики, диссимиляционные железоредукторы, сульфатредукторы, нокардиоформные актиномицеты, отдельные виды анаэробных хемоорганотрофов, напротив, становились активны.
Ключевые слова: тонкодетритный железистый ил, видовой (родовой) состав бактерий, доминанты, донное микробное сообщество, процесс Ре(Ш)-восстановление, вивианит, жирно-кислотные микробные маркеры.
ВВЕДЕНИЕ
Железо - четвертый по распространенности элемент земной коры; выполняет функцию энергетического центра в окислительно-восстановительных реакциях в природе. Биогенный цикл железа, включающий в себя энзиматические и биотические опосредованные реакции, осуществляется прокариотами разных филогенетических и физиологических групп [4]. Процессы микробного восстановления Fe(III) сопряжены с биогеохимическими циклами углерода, кислорода, серы; в донных отложениях пресноводных и морских экосистем диссимиляционное восстановление Fe (III) может доминировать в окислении органического вещества [13, 14]. При определенных условиях процесс микробной железоредукции сопровождается образованием минералов. Так, в результате жизнедеятельности микроорганизмов в осадочных отложениях происходит образование биогенного грейгита, сидерита, пирита. Б.Ф. Перфильевым показано, что при участии организмов Metallogenim personatum, Caulococcus manganifer, Kusnezovia polymorpha происходит накопление в озерах железо-марганцевых конкреций [4]. Особый интерес представляет биогенное образование вивианитов - железофосфатных руд, которые рассматриваются как новый тип осадко-
Шерышева Наталья Григорьевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экологии простейших и микроорганизмов, sapfir-sheny@yandex.ru; Осипов Георгий Андреевич, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник osipovga@mail.ru
образования современного геохимического процесса [7]. При этом актуальным и малоизученным остается вопрос - какие группы микроорганизмов принимают участие в генерации железофосфатных минералов.
В модельных опытах минералы типа вивианита и сидерита образовывались в результате жизнедеятельности водородной бактерии, идентифицированной как Pseudomonas sp., при восстановлении ферригидрита [1]. В работах [14] продемонстрировано использование Fe(III) в качестве конечного акцептора электронов при росте бактерий родов Geobacter и Shewanella с преобразованием слабокристаллического оксида железа во внеклеточный магнетит. Выпадение вивианита происходило при окислении бактериями метанола [5] в сокультуре Methylomonas methanica, Shewanella putrefaciens и Clostridium sphenoides при восстановлении Fe(III) пирофосфата. В пресноводных водоемах распространенными железоре-дукторами являются представители родов Bacillus, Pseudomonas, Clostridium.
Однако в известных исследованиях отсутствует синэкологический подход, позволяющий получить представление о видовой структуре микробного населения и ведущих группах микроорганизмов, осуществляющих биогенез фосфатов железа в природных условиях. Цель настоящей работы - изучение видовой структуры микробного сообщества, активного в биогенезе вивианита. Для идентификации видового (родового) состава сообщества организмов мы применили метод жирнокислотных маркеров, широко применяемый
в настоящее время для изучения сообществ в природных экосистемах [2, 8, 10, 12, 15-17].
В качестве объекта исследования было определено лесное озеро Серебрянка, в донных отложениях которого создаются экологические факторы, благоприятные для образования вивианита: мелководность водоема и обилие водной растительности, восстановительные условия, наличие гуминифированного органического вещества, слабокислая реакция среды в илах, высокие концентрации железа и фосфора [3, 9]. Озеро Серебрянка расположено на территории Самарской Луки - излучины в среднем течении р. Волга; находится в блюдцевидной карстовой впадине; его длина - 42 м, площадь - 0,11 га, глубина менее 1 м[3].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материал для исследований получен в июле 2004 г. в ходе комплексной экспедиции Института экологии Волжского бассейна РАН по исследованию малых озер Самарской Луки, расположенных в Самарской области.
Донные отложения озера Серебрянка представлены мягким серым маслянистым илом с черными прожилками в более плотных нижних слоях. Сверху ил покрывает слой коричневого окисленного детрита. Ил содержит обильные полуразложившиеся остатки водной растительности и листовой опад. В микроскопической структуре поверхностного слоя ила преобладают тонкие разложившиеся структуры растительного и животного происхождения. Физико-химическая характеристика ила представлена в табл. 1.
Таблица 1. Тип ила и физико-химические параметры донных отложений оз. Серебрянка
Тип грунта т, °С рн Eh гН2 В % гв, г/Гила Fe, мг/10 г сырого ила г v орг, мг/л Р общий, мг/л
Fe06inee Fe(II)
Тонкодетритный железистый ил 24,5 6,1 60 14 73 0,11 4,10 3,02 291 2,49
Донные осадки водоема богаты органическим веществом, железом и фосфором. Поровая вода имеет интенсивно коричневый цвет, обусловленный присутствием гумусовых веществ. Значения активной реакции среды (рН), окислительно-восстановительного потенциала (ЕЬ) и структура ила свидетельствуют о развитии активных восстановительных микробиологических процессов.
Микробиологические исследования. Для изучения сообщества, осуществляющего биогенез вивианита, создавали условия, максимально приближенные к природным. Для этого готовили суспензию ила. Сразу после отбора пробы непосредственно из грунтовой колонки отбирали ил (20%) газонепроницаемыми шприцами и вводили в бутылочки с 20 мл анаэробного 1%-ного физраствора. Бутылочки предварительно герметично закрывали резиновыми пробками и алюминиевыми колпачками. Приготовленные иловые суспензии доставляли в лабораторию и инкубировали в термостате при 30 °С. Измеряли концентрацию двухвалентного железа в жидкой фазе в начале эксперимента, через 10, 20 суток экспонирования. Для формирования железосодержащих кристаллических структур после завершения процесса восстановления железа бутылочки выдерживали в течение 90 суток до выпадения нерастворимого осадка голубого цвета.
Аналитические методы. Восстановление Ре(Ш) оценивали по накоплению Ре(П) в жидкой фазе. Концентрацию Ре(П) определяли феррози-новым методом спектрофотометрически (СФ-46) при 562 нм после экстракции проб 0,5 н соляной кислотой в течение 15 мин [13].
Рентгенофазовый анализ (РФА) и микроскопический анализ. Состав минеральных фаз и идентификацию типа минерала естественного ила и осадка, полученного в результате биогенного железовосстановления иловой суспензии, проводили методом рентгенофазового анализа. Анализ выполнен в Институте экспериментальной минералогии РАН (г. Черноголовка) на аппарате ДРОН -3 при следующих условиях: U-30 кв., 1-20 тА в Co-излучении и использованием компьютерной рентгенографической базы данных PDF-2. Во всех спектрах по горизонтали показаны меж-плосткостные расстояния d/n (Á), по вертикали -интенсивность пиков I, %. Фотографии кристаллов вивианита сделаны на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega TS 5130 с энергодисперсионным спектрометром INKA.
Для изучения структуры микробного сообщества естественного ила и осадка с вивианитом после инкубации применяли метод газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС) [6]. Определение жирно-кислотного состава суммарной биомассы иловых микробиоценозов проводили на ГХ-МС системы АТ-5973 SMART фирмы Agilent Technologies (США) в лаборатории Академической группы Академика РАМН Ю.Ф. Исакова. Масс-спектрометр квадру-польный с диапазоном масс 2 - 550 аем имеет разрешающую способность 0,5 аем во всем рабочем диапазоне. Ионизация электронами 70 эв. Чувствительность прибора составляет 0,01нг по метилстеарату. Для хроматографического разделения пробы использовали капиллярную колонку из плавленого кварца длиной 25 м и внутренним диаметром 0,25 мм. Неподвижная фаза HP-5ms
Хьюлетт-Паккард с толщиной слоя 0,25 мкм. Хроматографирование проводили в режиме про-
о
граммирования температуры от 120 до 320 С со скоростью 5 град/мин. Температура инжектора и
о
интерфейса 280 С. Обработку данных проводили с помощью штатных программ прибора. Вещества в хроматографических пиках идентифицировали с помощью библиотечных программ с базами данных масс-спектров NIST.
Состав микробных сообществ рассчитывали в электронных таблицах "EXCEL" с помощью разработанного алгоритма расчета [8], дополненного локальной базой жирно-кислотных маркеров, разработанной нами для сообществ озерных илов. Данный анализ дает возможность определить качественный и количественный состав микробного сообщества.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Рентгенофазовый анализ и жирно-кислотный анализ естественного ила. При съемке спектра естественного ила на дифракто-грамме получен фон рентгеноаморфного вещества с одним выраженным пиком кварца (d=3,346 А [33 1161]) (рис. 1). Следовательно, исследуемый материал ила представляет собой аморфную массу с присутствием из кристаллических структур только одного минерала - кварца БЮз. В пробе естественного ила железосодержащие кристаллические структуры отсутствуют. Из результатов РФА следует, что в тонкодетритных илах озера Серебрянка процессы минералообразования фос-фатсодержащих минералов отсутствуют или протекают очень слабо.
Рисунок 1. Дифракционный спектр естественного ила из озера Серебрянка: аморфная фаза, присутствуют линии кварца с!оо1 = 3.3463А
Исследования бактериального донного сообщества озера Серебрянка. Анализ жирнокис-лотного состава ила выявил ряд компонентов, характерных для прокариотного микробного сообщества. Найдено 86 жирных кислот микробного происхождения. По данным масс-спектрометрии микробных маркеров выявлен видовой (родовой) состав микроценоза, обитающего в донных отложениях водоема (рис. 2.). В микробное сообщество входят организмы различных филогенетических и эколого-трофических групп,
представленные 40 таксонами, относящимся к 31 роду.
Описание микробного сообщества в статье приводится в соответствии с Определителем бактерий Берджи / под ред. Г.А. Заварзина. М. Мир, 1997. Микробное население ила озера Серебрянка представлено хемоорганотрофными организмами: анаэробной или факультативно анаэробной спирохетой Spirochaeta "М", аэробны-ми/микроаэрофильными спириллой рода Azospi-rillum; грамотрицательными палочками родов Pseudomonas (P. sp., P. putida, P. vesicularis), Хап-thomonas, водородной бактерией Hydrogenophaga sp., метанотрофной бактерией Methylococcus sp., имеющей сферические парные клетки; анаэробом Bacteroides hypermegas. Из группы грамположи-тельных бактерий в сообществе присутствуют аэроб/факультативный анаэроб Bacillus sp., анаэробные бродилыцики Clostridium sp., CI. propi-onicum, CI. putrefaciens, CI. sporogenes, масляно-кислые Eubacterium sp. и Butyrivibrio 2333, кори-небактерии Celhdomonas sp.; гомоацетатные Ace-tobacterium sp., пропионовокислые Propionibacte-rium sp. Обнаружены два рода скользящих бактерий, разлагающих полимеры в аэробных (микроаэробных) условиях - миксобактерии Cytophaga sp. и Flexibacter sp., а также фототрофная бактерия Heliobacterium sp. Нокардиоформные акти-номицеты представлены аэробными Nocardia саг-пеа, Pseudonocardia sp., Rhodococcus terrae, Rh. rhodochrous. Из стрептомицетов развиваются op-ганотрофные аэробы Streptomyces rimosus и ак-тиномицеты Actinomyces, а также микобактерии p. Mycobacterium sp. с характерным составом ли-пидов оболочки и одиночной Actinomadura roseola. В сообществе присутствуют бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстановление сульфатов Desulfovibrio sp. и Desiilfotomacuhim sp.
Бактерии, участвующие в цикле железа, представлены аэробными железоокисляющими Sphaerotilus natans и Leptothrix sp., анаэробными -Geothrix fermentas, FeRed- диссимиляционным железоредуктором штаммом FeRed КМ-2, выделенным из речного ила (Н. Лебедева, частная коллекция). Отдельную группу составляют желе-зоре дукторы FeRB Lovley, любезно предоставленные профессором D. Lovley и доктором Е. Шелоболиной с общим маркером 16: ldl 1 (11-гексадеценовой кислотой). В отмеченную группу входят представители четырех родов: Shewanella, Desulfuromonas, Geobacter, Geovibrio.
В сообществе естественного ила доминируют Actinomyces, Streptomyces, Rhodococcus terrae, Azospirillum, Spirochaeta "M" - организмы, осуществляющие аэробную деструкцию органического вещества.
Образование вивианита в иле в условиях эксперимента. Известно, что температура является пусковым механизмом повышения скорости окислительно-восстановительных реакций, опре-
деляющих интенсивность и направленность метаболических процессов в живых организмах. Повышение температуры ила в условиях эксперимента до 30 °С привело к активизации жизнедеятельности бактериального сообщества, сопровождающееся резким увеличением численности микроорганизмов. Исходя из концентрации жирно-кислотных маркеров, бактериальный пул в условиях эксперимента увеличился почти в 5 раз
(рис. 2). Увеличение численности микроорганизмов происходит за счет использования органического вещества и других питательных веществ, содержащихся в иле. В качестве акцепторов электронов в окислительно-восстановительных реакциях выступает трехвалентное железо, также в достаточном количестве содержащееся в естественном иле.
10:0 Rhodococcus terrae
ill Xanthomonas
3hl0 P. putida/Leptothrix/Hydrogenophaga
а13 Bacillus/Cellulomonas
il4 Spirochaeta "M "
14:ld9 Sphaerotilus natans
14: ldl 1 FeRed KM-2(Jle6edeea)
3hl2 Pseudomonas
2hl2 Pseudomonas vesicularis
10Mel4 AKmuHo6anmepuu
hil3 Geothrix fermentas
CI. putrefaclens, CI. sporogenes, CI.
15:1 propionicum
3hl3 B.hypermegas
al5a Butyrivibrio 2333
il6:l Ps eudonocardla
il6 Streptomyces
16:ld7 Methylococcus/Clostridium sp
16: ld9t Nocardla carnea
16: ldl 1 FeRB Lovley/Acetobacterium
il6a Eubacterium
il7:l Desulfovlbrio/Hellobacterium
10Mel6 Rhodococcus rhodochrous
3hil5 Cytophaga
17:1 Mycobacterium/Aquaspirillum
2hil5 Azosplrlllum
10Mel7 Actlnomadura roseola
18:1a Desulfotomaculum
10Mel8 Actlnobactera
3hil7 Flexlbacter
10hl8 Clostridium
il7a Propionibacterium
hll FeRed
200 400 600 800 1000 1200 1400
Концентрация маркера, нг/г сухого веса
□ естественный ил ■ осадок с вивианитом
Рисунок 2. Видовой (родовой) состав сообщества по данным жирно-кислотных маркеров ила озера Серебрянка и осадка с вивианитом, полученного после инкубации
В анаэробных условиях бактериальный рост активизирует интенсивность восстановительных процессов, среди которых Ре(Ш) восстановление является одним их ключевых. В условиях экспе-
римента в период бактериального роста регистрировалось активное продуцирование двухвалентного железа. Так, в течение первых 10-ти суток экспонирования концентрация растворимого
двухвалентного железа в жидкой фазе увеличилась от первоначального значения 7,40 мгРе(П)/л до 62,4 мгРе(П)/л, а через 20 суток составила 80,12 мгРе(П)/л (рис. ЗА).
Далее направленность Ре(Ш) восстановительного процесса происходила по описанной ранее схеме [5, 11]. Благодаря активизации жизнедеятельности микроорганизмов создается высокая концентрация растворимого двухвалентного же-
леза в среде. Ионы двухвалентного железа вступают в реакцию химического взаимодействия с фосфат-ионами при условии высокого содержания фосфатов и образуют нерастворимый фосфат двухвалентного железа Ре3(Р04)2 х 8Н20 (рис. ЗБ), который и выпадает на дно в виде осадка голубого цвета (вивианита). Формирование минерального осадка в исследуемом иле происходило в течение 90 суток.
Fe3(P04)2 х 8Н20 вивианит
10
20
30
60 90
сутки
Рисунок 3. Изменение концентрации Ре(П) в суспензии ила в жидкой фазе (А) и образование минерального осадка вивианита (Б) во время экспонирования суспензии при температуре 30°С
Рентгенофазовый анализ образованного в конце эксперимента осадка подтвердил наличие минерала вивианита - Ре3(Р04)2 х 8Н20 (с1 = 6,81бА) (рис. 4). Кроме вивианита отмечено небольшое наличие кристаллов галита, что по-видимому, связано с использованием 1-% физраствора №С1 для получения иловой суспензии. Электронный микроскопический анализ полученного осадка четко демонстрирует на фотографии структуру биогенного вивианита в виде кристаллов разнообразных прямоугольных форм (рис. ЗБ). Таким образом, аналитически установлен процесс биогенного образования вивианита в процессе микробиологического Ре(Ш) восстановления в донных отложениях озера Серебрянка в модельном опыте.
Исследование структуры микробного сообщества в осадке с вивианитом. Применяя метод жирно-кислотных маркеров, нами исследован качественный и количественный состав микробного сообщества осадка после инкубации, содержащего кристаллический вивианит.
Изменение структуры микробного сообщества естественного ила в процессе биогенного образования вивианита проявилось в количественном развитие, а также в смене доминантных видов и активности трофических (физиологических) групп бактерий. Количественное развитие сообщества характеризовалось увеличением численности определенных групп микроорганизмов на фоне снижения других.
Виды микроорганизмов, не способные конкурировать за пищевые и энергетические ресурсы в условиях анаэробной железоредукции, а также использовать Ре(Ш) в качестве акцептора элек-
тронов снижали свою численность или выбывали из сообщества. В процессе биогенного синтеза вивианита формируется адаптированное к условиям эксперимента железовосстанавливающее сообщество микроорганизмов.
На фоне увеличения общей микробной массы происходит смена ведущих видов в сообществе (рис. 2). Доминантами становятся первичные бродилыцики Butyrivibrio и Clostridium. По относительной концентрации жирно-кислотного маркера мы ранжировали представителей сообщества по степени участия в железовосстановитель-ном процессе следующим образом. Значительно повысили активность железоредукторы FeRB Lovley, сульфатредуктор Desulfovibrio, неспоровый анаэробный ацетоген p. Eubacterium.
Несколько меньшую активность проявили олигоспоровый актиномицет Actinomadura roseola, FeRed КМ-2 (Лебедева), Bacillus, Nocardia carnea, Propionibacterium, Rhodococcus rhodochrous, Pseudonocardia, Spirochaeta"M", Streptomyces.
Наименее активны в сообществе - Bacteroides hypermegas, Cytophaga, Pseudomonas sp. В угнетенном состоянии находятся Desulfotomaculum, диссимилятор FeRed, Rhodococcus terrae, бактерии родов Mycobacterium, Aquaspirillum, Pseudomonas vesicularis.
Значительно снижают участие в процессе железоредукции относительно первоначальной микробной массы или выбывают из сообщества мик-роаэрофильный организм Azospirillum, аэробные организмы Leptothrix sp., Sphaerotilus natans, Xanthomonas, Actinomyces, Geothrixfermentas.
В целом структура любого микроценоза опре- же отражает специфику трофических взаимодей-
деляется трофическими условиями. Трансформа- ствий различных физиологических групп бакте-
ция структуры сообщества ила озера Серебрянка рий, в основе которого, по-видимому, лежит в процессе минералообразования вивианита так-
Рисунок 4. Дифракционный спектр осадка после 90 суток инкубирования: аморфное вещество, линии вивианита Ре3(Р04)2 х 8Н20: с1 = 6.8161 А: кварца 8Ю2: с1 = 3.3455 А и галита
ступенчатое разложение органического вещества. Так, в доминантном комплексе аэробные органо-трофы Actinomyces и Streptomyces уступают экологическую нишу первичным анаэробным бро-дилыцикам Butyrivibrio и Clostridium. Снижают свою численность или интенсивность своего развития аэробные и микроаэрофильные гидролити-ки и диссипотрофы, т.е. организмы с дыхательным типом метаболизма (Spirochaeta "М", Cellulomonas, Rhodococcus terrae и др.), а также медленнорастущие формы (Mycobacterium), аэробные или анаэробные азотфиксаторы (Xanthomonas, Azospirillum).
В цикле железа бактерии, окисляющие железо Leptothrix sp., Sphaerotilus natans не получают дальнейшего развития. В угнетенном состоянии находится диссимиляционный железоредутор FeRed (Е.Турова, 1996). Активно развивают свою деятельность анаэробные железоредукторы группы FeRB Lovley - представители родов Shewanella, Desulfuromonas, Geobacter, Geovibrio и в меньшей степени штамм FeRed КМ-2(Лебедева). Следует отметить высокую активность сульфатредуктора Desulfovibrio sp., участвующего по результатам исследований авторов [8] в образовании железоорганических комплексов.
Таким образом, исследование трансформации структуры донного микроценоза озерного ила в процессе анаэробной железоредукции позволило выявить состав активного железовосстанавли-вающего бактериального комплекса. В исследуемом сообществе биогенез вивианита может осуществляться как железовосстанавливающими бактериями, так и различными эколого-трофическими группами микроорганизмов. В тонкодетритном иле озера Серебрянка процесс Fe(III) восстановления с образованием вивианита осуществляют представители родов Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium, железоредукторы pp. Shewanella, Desulfuromonas, Geobacter, Geovibrio, Desulfovibrio, Bacillus, Propionibacterium, Nocar-dia carnea, Actinomadura roseola, Rhodococcus rhodochrous, Pseudonocardia, Spirochaeta "M". Диссимиляционный железоредуктор FeRed KM-2(Лебедева) в перечисленном ряду менее активен. Следует особо отметить, что метод жирно-кислотных микробных маркеров позволил выявить представителей родов Butyrivibrio, Eubacterium, Actinomadura, Propionibacterium, Pseudonocardia, Spirochaeta "M" не отмеченных в литературе как бактерий, активно участвующих в анаэробном железовосстановительном процессе.
Авторы выражают благодарность сотруднику Института экспериментальной минералогии РАН
(г. Черноголовка) к.г.н. Зеленскому М.Е. за помощь в проведении рентгенофазового анализа ила и микроанализа кристаллического вивианита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балашова В.В., Заварзин Г.А. Анаэробное восстановление окнсного железа водородной бактерией // Микробиология, 1979. Т. 48. Вып. 5. С. 773-778.
2. Верховцева Н.В., Осипов Г.А. Метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии в изучении микробных сообществ почв агроценоза // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 1.
3. Жариков В.В., Горбунов М.Ю., Уманская М.В., Быкова С.В., Шерышева Н.Г. Экология сообществ бактерий и свободно-живущих инфузорий малых водоемов Самарской Луки / под ред. д..б.н. В.В. Жарикова. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2007. 193 с.
4. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. Л.: Наука, 1970. 440 с.
5. Потехина Ж.С. Метаболизм Fe(III) восстанавливающих бактерий. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2006. 225 с.
6. Осипов ГЛ. Способ определения родового (видового) состава ассоциации микроорганизмов: Патент № 2086642 РФ. Опубл. 10.08.1997.
7. Страхов НМ. Избранные труды. Проблемы осадочного ру-дообразования. М.: Наука, 1986. С. 218-219, 288-290.
8. Турова Е.С., Осипов ГА. Изучение структуры микробного сообщества, активного в биотрансформации минералов железа в каолине // Микробиология, 1996. Т. 65. № 5. С. 682689.
9. Шерышева Н.Г., Уманская М.В., Горбунов М.Ю. Донные отложения некоторых озер Самарской Луки / Изв. Самар. НЦ РАН, 2003. Вып. 2. С. 240-250.
10. Шерышева Н.Г., Осипов ГА. Таксономическая характеристика железовосстанавливающего микробного сообщества озерного ила / Мат-лы III Всеросс. науч. конф. «Принципы и способы сохранения биоразнообразия». Пущино, 27 января -1 февраля 2008 г. / Map. гос. ун-т. Йошкар-Ола; Пущино, 2008. С. 221.
11. Шерышева Н.Г., Моров В.П. Динамика образования вивианита в накопительных культурах метанотрофных и водо-родокисляющих бактерий в процессе анаэробного Fe(III) восстановления / Самарская Лука: Проблемы региональной и глобальной экологии. 2012. Т. 21, № 3. С. 16-24.
12. Sherysheva N.G., Zelenskii М.Е., Osipov G.A. Microbial community composition in lake sediments during the biogenic iron transformation / Lakes ecosystems: biological processes, anthropogenic transformation, water quality: materials of the III Intern. Sci. conf., September 17-22, 2007, Minsk-Naroch/Belarusian state university. Minsk: Publishing center BSU, 2007. P. 269.
13. Lovley D.R., Fhillips EJ.F. Organic matter mineralization with reduction of ferric iron in anaerobic sediments // Appl. Environ. Microbiol. 1986. V. 51. P. 683-689.
14. Lovley D.R. Magnetite formation during microbial dissimilatory iron reduction // Iron biominerals. - New York: Plenum press, 1990. P. 151-166.
15. Spring St., Schulze R., Overmann J., Schleifer K-H. Identification and characterization of ecologically significant prokaryotes in the sediment of freshwater lakes: molecular and cultivation studies / FEEMS Microbiology Reviews, 2000. V. 24. P. 573-590.
16. Biihring S.I., ElvertM., Witte U. The microbial community structure of different permeable sandy sediments characterized by the investigation of bacterial fatty acids and fluorescence in situ hybridization / Environ. Microbiol, 2005. V. 7, № 2. P. 281-294.
\l.Zhukova N.V., Tarasov KG. Microbial community structure in sediments of Vostok and Nakhodka Bays (see of Japan) / Abstract of the International Workshop on the Global Change Studies in the Far East, Vladivostok, Okt 2-3, 2002. Vladivostok, 2002. C. 136-139.
TRANSFORMATION OF THE STRUCTURE OF MICROBIAL COMMUNITIES IN THE PROCESS OF FE(III) REDUCTION IN THE BOTTOM SEDIMENTS IN LAKE SEREBRYANKA (SAMARSKAYA LUKA)
© 2013 N.G. Sherysheva \ G.A. Osipov2
1 Institute of Ecology of the Volga River basin of the RAS, Togliatti 2 Group of Academician Y.F. Isakov, Bakoulev Center for Cardiovascular Surgery, Russian Academy of Medical
Sciences, Moscow
The research results of the structure of microbial communities of detrital silt in lake Serebryanka (Samarskaya Luka), taking part in the biogeneze mineral vivianit - Fe3(P04)2 x 8H20 are represented. The formation of vivi-anit took place in model experiment in anaerobic process of Fe(III) reduction. Dominant species in natural microbial community of silt, involved in formation of fosfat-holding the minerals iron are representatives of the genera Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium, Fe(III)-reducing bacteria (Shewanella, Desulfuromonas, Geobacter, Ge-ovibrio), Desulfovibrio. The species Spirochaeta "M", Bacillus, Propionibacterium, Actinomadura, Nocardia, Rhodococcus, Pseudonocardia also are active. In the process of anaerobic Fe(III) reduction aerobic and mik-roaerofil hemoorganotrofic organisms with respiratory type of metabolism accomplishing decomposition of cellulose, hydrocarbons, ammonifixing, azotfikxing, oxidation of iron were depressed or quitted community. Anaerobic fermentantes, dissimilatory Fe(III)-reducing bacteria, sulfate-reducing bacteria, nokardioformic actino-myces, some types of anaerobic hemoorganotrofs, on the contrary, became active.
Key words: ferriferous detrital silt, species (generic) composition of bacteria, dominantes, benthic microbial communities, anaerobic process of Fe(III) reduction, vivianit, fatty acids microbial marker.
Sherysheva Natalia Grigorievna, Candidate of Biology, research worker of laboratory of Protozoa and microorganism ecology, sapfir-sherry(3)yandex.ru; Osipov Georgii Andreevich, Doctor of Biology, Professor, head research scientist of Group of Academician Y.F. Isakov of Bakoulev Center for CS RAMS, osipovga@mail.ru
