CC BY
28тонные фототрофные жгутиконосцы, эвгленовые водоросли, нитчатые цианобактерии, зеленые нитчатые бактерии (Chloronema giganteum), пурпурные серные бактерии (Thiocapsa roseopersicina. Thiodiction bacillosum, Thiopedia rosea), пурпурные несерные бактерии и зеленые серные бактерии (Chlorobium clathratiforme, консорции "Chlorochromatium aggregatum", "C. glebulum" и "Chloro-plana vacuolata").
Положение зон максимального развития различных групп, как правило, не совпадает или слабо перекрывается. Фототрофные эукариоты присутствуют и разнообразны не только в переходной зоне, но и в слоях ниже редоксклина. Это, видимо, связано с низкой токсичностью солей Fe(II) и Mn(II), по сравнению с сульфидами, для оксигенного фотосинтеза и других биохимических процессов. Сосуществование в широком диапазоне глубин оксигенных и аноксигенных фототрофов является существенным отличием экосистем железных озер от водоемов других типов. В озерах умеренной климатической зоны нитчатая зеленая бактерия Chloronema giganteum возможно, может служить индикатором анаэробиоза именно "железного" типа.
Особым случаем являются распространенные, в частности, в Марийском Полесье, стратифицированные озера с мягкой и ультрамягкой водой и низким содержанием сульфатов, железа и марганца. Мы лишь недавно начали исследовать микробные сообщества водоемов данного типа. В гиполимнионе ряда таких озер, которые мы предлагаем выделить в отдельный "органогенный" тип, регистрируется аноксия и имеется небольшой редоксклин, обусловленный, очевидно, накоплением органических продуктов брожения и неполных окислений и развитием метаногенеза. В зоне редок-склина этих озер отмечено присутствие небольших концентраций пигментов аноксигенных фото-трофных бактерий и слабое развитие некоторых видов зеленых и/или пурпурных серных бактерий. Полученные к настоящему времени данные указывают на определенную специфику структуры хе-моклинных сообществ этих озер, отличающую их от водоемов первых двух типов.
УДК 574.5:574.635
DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10026
ЦВЕТЕНИЕ ПУРПУРНЫХ ФОТОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ В ПРУДАХ-ОТСТОЙНИКАХ ПОС. "БАЛТИКА" (КИНЕЛЬСКИЙ Р-Н, САМАРСКАЯ ОБЛ., РОССИЯ) М.Ю. Горбунов, М.В. Уманская
Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия e-mail: [email protected]
Аннотация. Описывается массовое развитие пурпурных фототрофных бактерий в прудах-накопителях в районе пос. Алексеевка Кинельского района Самарской обл. Доминирующим видом является Thiolamprovum pedioforme (Chromatiaceae:Gammaproteobacteria). Концентрация бактерио-хлорофилла a достигает 4,2-4,5 мг/л. Представители фитопланктона и их пигменты не обнаружены при микроскопическом и пигментном анализе, и предположительно составляют менее 1% фото-трофной биомассы.
Ключевые слова: пруды-накопители, сероводород, аноксигенные фототрофные бактерии, Chroma-tiaceae, бактериохлорофилл а.
BLOOM OF PURPLE PHOTOTROPHIC BACTERIA IN THE PRECIPITATION
PONDS OF "BALTIKA" SETTLEMENT (KINELSKY DISTRICT, SAMARA REGION. RUSSIA) M. Yu. Gorbunov, M. V. Umanskaya,
Institute of Ecology of the Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences, Togliatti, Russia
e-mail: [email protected]
Abstract. Mass development of purple phototrophic bacteria in the sewage ponds near the Alekseevka settlement (Kinel district, Samara region, Russia) is described. Dominant species is Thiolamprovum pedio-forme (Chromatiaceae: Gammaproteobacteria). Bacteriochlorophyll concentration reaches 4.2-4.5 mg L-1; representatives of the phytoplankton and their pigments are not detected at the microscopic and pigment analysis, and presumably make up less than 1% of the phototrophic biomass.
Key words: sewage ponds, hydrogen sulfide, anoxygenic phototrophic bacteria, Chromatiaceae, bacterio-chlorophyll a.
В конце августа 2018 г. в средствах массовой информации появились публикации о необычном розовом цвете воды в нескольких водоемах в районе пос. Алексеевка Кинельского района Самарской обл. Экологические активисты и должностные лица высказали несколько предположений о причинах этого явления. В частности, утверждалось, что "цвет воды связан с сезонными процессами жизнедеятельности одноклеточных зелёных водорослей - хлорелл, запущенных в пруды 5 лет назад для биологической очистки сточных вод" Однако подобный цвет не характерен для большинства зеленых водорослей, в т.ч. хлореллы. В то же время, можно было предположить, что окраска воды в озерах может быть связана с массовым развитием несерных пурпурных бактерий. В начале сентября 2018 г. мы исследовали два из трех водоемов, чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение.
Исследованные водоемы расположены к северо-западу от пос. "Балтика" в Кинельском р-не, и представляют собой пруды-отстойники расположенных там предприятий, в первую очередь, завода пивоваренной компании "Балтика". Три водоема (1-3) расположены с востока на запад; водоем 1 имеет овальную форму, а пруды 2 и 3 - одинаковую прямоугольную форму размерами около 280х200 м.
Мы отобрали пробы воды из водоемов 2 и 3, из поверхностного слоя воды в прибрежной зоне. Визуально вся поверхность водоемов была однородной, нагонов и пятен развития планктона в прибрежной зоне не наблюдалось, однако в водоеме 2 были отмечены плавающие маты и бактериальные скопления белого цвета.
Вода в обоих водоемах имела отчетливый запах (V баллов), причем в водоеме 2 он характеризовался как гнилостный (запах сточных вод), с явным оттенком сероводорода, а в водоеме III -как парфюмерный, возможно, с участием 4-метокси-2-метилбутан-2-тиола или подобных соединений. Кислород в воде отсутствовал. pH воды составил 7,95-8; Eh - +205 в водоеме 3 и -195 в водоеме 2, указывает на слабо- и сильновосстановительные условия, соответственно. Концентрация сероводорода и сульфидов в водоема 2 превышала 60 мг/л, а в водоеме 3 были обнаружены лишь следы сульфидов. Вода оказалась сильно минерализованной: электропроводность составила 3,26 и 2,71 мСм/см, что, принимая коэффициент пропорциональности 0,65, соответствует общему содержанию солей 2.16 и 1,76 г/л.
Вода была сильно мутной, причем взвесь не имела тенденции к осаждению. Цвет воды в обоих водоемах был ярко-розовым, со слабым белесым оттенком в водоеме 2. Спектры пропускания воды были сходны; в них отмечались максимумы поглощения при 360, 590, 800 и 850 и плечо при 890 нм, соответствующие поглощению бактериохлорофилла а в фотосинтетическом аппарате фототрофных пурпурных бактерий, например, Rhodopseudomonas palustris или Thiocystis violaceae. При этом, поглощение, связанное с хлорофиллом а фитопланктона, не было зарегистрировано.
Спектры этанольных экстрактов сестона также указывали на присутствие бактериохлоро-филла а. Его концентрация составила 4190 мкг/л в озере 2 и 4550 мкг/л в озере 3. В спектрах полностью отсутствовали максимумы при 663 и 430 нм, характерные для хлорофилла а, следовательно, его концентрация была значительно ниже этих значений, по нашим оценкам, менее 20-25 мкг/л.
При микроскопическом анализе выяснилось, что в обоих водоемах доминируют не несерные фототрофные альфа-протеобактерии, а представитель серных пурпурных бактерий (Chromatiaceae: Gammaproteobacteria) Thiolamprovum pedioforme (ранее Amoebobacter pedioformis). Следует отме-
тить, что типовой штамм данного вида был выделен именно из пруда-отстойника сахарной фабрики.
Наряду с ним, в воде пруда 2 в заметных количествах присутствовали Thiocapsa roseopersi-cina и Allochromatium sp. В пруду 3 Thiocapsa не была обнаружена, а Allochromatium отмечался лишь единично. Все перечисленные виды принадлежат к группе видов с очень широким экологическим спектром, способным к хемотрофному росту, а при фототрофном, наряду с сульфидами, использующим для фотосинтеза ряд органических субстратов. Поэтому их обнаружение в исследованных прудах не слишком неожиданно. Однако неясно, почему, особенно в пруду 3, наряду с ними развиваются в заметных количествах толерантные к сульфиду виды несерных пурпурных бактерий, как, например, Rps. palustris.
Насколько нам известно, столь массовое развитие Chromatiaceae наблюдается довольно редко. Так, Д.Ю. Рогозин отмечает концентрации бактериохлорофилла а, превышающие 10 мг/л, в узкой области "бактериальной пластины" в оз. Шунет (Хакассия); еще более высокие значения отмечаются в хемоклине оз. Махони (Канада). Однако, в упомянутых случаях речь не идет о развитии этих бактерий в поверхностных водных слоях. В недавней статье P. Chandaravithoon et al. говорится о концентрации бактериохлорофилла около 1,5 мг/л в пруду-накопителе в Таиланде, однако в целом количественные данные о развитии фототрофных бактерий в прудах-накопителях сточных вод, к сожалению, очень редки.
В последнее время пурпурные несерные и серные бактерии используются при биологической очистке сточных вод для удаления токсичного сероводорода и несбраживаемых органических соединений, удаления неприятных запахов и т.д. Возможно, и в исследованных прудах их спонтанно сформировавшиеся сообщества также выполняют эту функцию. В любом случае, на основании одного наблюдения преждевременно давать какие-либо однозначные экологические оценки ситуации, или предлагать пути ее улучшения. Пока можно констатировать только, что на данной стадии аноксигенные фототрофные бактерии в исследованных водоемах выигрывают конкуренцию у любых представителей фитопланктона, включая цианобактерии. Неясно, насколько длительна эта фаза, и какие условия необходимы для возобновления развития водорослей.
УДК 910(470.43)
DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10027
ГОЛУБОЕ ОЗЕРО (САМАРСКАЯ ОБЛАСТЬ, СЕРГИЕВСКИЙ РАЙОН) В «ПУТЕШЕСТВИИ» П.С. ПАЛЛАСА Р.А. Горелов, А.Г. Бакиев
Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, Россия е-mail: [email protected]; [email protected]
Аннотация. П.С. Паллас посетил Голубое озеро в октябре 1768 года. Это произошло в ночное время по дороге из деревни Иштулкина (ныне село Самсоновка) в Сергиевской пригород (ныне село Сергиевск). Описание озера впервые опубликовано в 1771 году на немецком языке. Ключевые слова: Голубое озеро, П.С. Паллас, И.И. Лепёхин, сероводородные источники.
BLUE LAKE (SAMARA REGION, SERGIEVSKY DISTRICT) IN THE «TRAVEL» OF P.S. PALLAS R.A. Gorelov, A.G. Bakiev
Institute of Ecology of the Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences, Togliatti, Russia е-mail: [email protected]; [email protected]
