CC BY
35
5. Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, JI.M. Захарчук и др. - М.: Академия, 2005. - 608 с.
6. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. - М.: Дрофа, 2004. - 256 с.
7. Truper Н. G., Shlegel H.G. Sulphur metabolism in Thiorodacea // Antonio Van Levenhoek. - 1964. - P. 225-238.
Кашкак Елена Сергеевна, аспирант, Бурятский государственный университет. 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, е-mail: [email protected]
Kashkak Elena Sergeevna, postgraduate, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24a.
УДК 551.42
© A.A. Раднагуруева, E.B. Лаврентьева, C.B. Зайцева, Б.Б. Намсараев
Влияние условий среды обитания на развитие гидролитического микробного сообщества
в гидротермах Бурятии
Изучены физико-химические условия и химический состав нативных проб гидротерм. С помощью метода главных компонент показано, что функционирование гидролитического микробного сообщества регулируется в первую очередь такими факторами, как pH и содержание белка в пробах.
Ключевые слова: гидротермы, температура, pH, главный компонент.
A.A. Radnagurueva, E.V. Lavrentieva, S.V. Zaitseva, B.B. Namsaraev
Effect of environment on the development of hydrolytic microbial communities
in hydrothermal Buryatia
Physico-chemical conditions and chemical composition of native samples hydrotherms. Using the method of principal component showed that the hydrolytic function of the microbial community is primarily governed by factors such as pH and protein content in the samples.
Key words: hydrotherms, temperature, pH, Principal component.
Введение
Физико-химические параметры щелочных термальных вод имеют ряд особенностей: щелочность обусловлена не ионами карбонатной системы, а силикатными и даже боратными ионами; в водах более активно мигрируют анионогенные элементы, тогда как катионогенные элементы часто образуют слаборастворимые соединения; окисление переменно-валентных элементов происходит с большей скоростью [3]. Все эти факторы в сочетании с комбинированным воздействием высокого pH и температуры создают особые условия для существования экс-тремофильных микроорганизмов.
Целью исследования является изучение влияния физико-химических условий воды, химического состава донных осадков и микробных матов на развитие микробного сообщества термальных водных систем Забайкалья.
Объекты и методы исследования
Объекты исследования - термальные источники Алла, Гарга, Горячинск, Гусиха, Сеюя, Умхей, Уро, расположенные в Курумканском, Баргузинском, Прибайкальском районах Республики Бурятия. Для исследования были отобраны пробы воды с 2009 по 2010 г.
В местах отбора проб измеряли температуру, pH, минерализацию. Температуру измеряли сенсорным электротермометром Рпта (Португалия), pH определяли потенциометрически при помощи портативного рН-метра (рНер2, Португалия). Минерализацию воды определяли при помощи портативного тестер-кондуктометра ТБ8-4 (Сингапур). Кислород в воде источника определяли методом Винклера. Содержание карбонатов, гидрокарбонатов определяли титрованием [1]. Содержание органического углерода (Сорг) в пробах определяли по методу Тюрина в модификации Никитина [4]. Определение содержания белка проводили по методу Лоури [2]. Определение численности бактерий-гидролитиков проводили методом предельных разведений на среде Пфеннига [2].
Результаты и обсуждение
Температура воды при выходе на поверхность термальных источников изменялась в широких пределах (табл. 1). Наиболее горячими на выходе были воды гидротерм Алла (70°С), Гарга (74°С), Гусиха (72°С) и Уро (69,1°С). Минеральные воды выхода источника Умхей имели температуру 39-40°С, Сеюя - 50°С и Горячинска - 52,3°С.
Значения pH варьировали от 8,2 до 9,77. Вы-
4/2013
сокие значения (pH 9,2-9.77) зарегистрированы в воде гидротерм Сеюя. Умхей н Горячннск. Слабощелочная реакция отмечена в источниках Гарга и Гусиха (8,2-8.5).
Наибольшей минерализацией характеризуется источник Гарга - 0.67 г/дм' Несколько меньшу ю минерализацию имеет Горячннск (0.53 г/ дм'), за ним, в порядке убывания минерализации. следуют имеющие близку ю минерализацию источники Гусиха (0.47-0.48 г/дм'). Умхэй (0.21-0.415 г/дм3), Сеюя (0.29-0.3 г/дм3), Алла (0.15-0.36 г/дм') и Уро (0,17-0.26 г/дм3). По молярному соотношению наибольшей концентрацией главных ионов обладает вода источника Гарга.
Важным фактором для функционирования микробного сообщества является количественный и качественный состав органического вещества.
В природных образцах микробных матов и донных осадков исследованных источников было проведено определение углерода органического. белка, изотопного состава у глерода органического вещества (ОВ).
Основные экологические параметры воды
терм&тьных источников Забайкалья были проанализированы с использованием метода главных компонент, определения наиболее важных факторов функционирования системы [5. 6J. Суть этого метода сводится к выявлению направлении максимально сопряженного варьирования всех исследу емых признаков и переходу к четырем самым значительным из них. Комплексный анализ, основанный на этом методе, дает возможность ординации различных параметров в плоскости главных компонент по их сходству или различию.
Результаты исследований легли в основу набора данных, включающего физико-химические параметры воды и осадков (t, pH. 0:. М. S:\ НСОз ). тип пробы и основные характеристики деятельности микробных сообществ: численность протеолитиков. белок, Сорг и содержание углерода ОВ (рис. I)
Были определены четыре главные компоненты (PC - Principal Component), которые объясняют 94% наблюдаемых вариаций (табл. 2).
Таблица 1
Физико-химическая характеристика гидротерм Забайкалья
Источник Т/С pH М*. г/ ДМ3 S2s, Ml/дм3
Алла 70 8.9-9.5 0,15-0,36 16.5
Умхей 39-40 9.64-9.68 0.21-0.415 31.0
Гарга 74 8.5 0.67 <0,1
Сеюя 50 9,3-9,77 0,29-0,30 1.8
Гусиха 72 8.2-8.3 0.47-0.48 <0,1
Уро 69,1 8.8-92 0.17-0,26 <0.1
Г орячинск 46-52.3 9.28-9,41 0,53 5,9
Рис I Распределение факторов, влияющих на функционирование системы в пространстве РС1-РС2 (график нагрузок)
Таблица 2
Характеристика главных компонент_______________________________
Параметры РС1 РС2 РСЗ РС4
Вид пробы -0,46
рн 0,47
Т, °С -0,34
02, мг/дм3 -0,34
М, г/дм3 -0,61
Э2', мг/дм3 0,38
НС03', мг/дм3 0,35
Численность, кл/см3 -0,47
Г % '-■орг? /и -0,45
Белок, мг/см3 0,46
ОВ, % -0,39
13С ОВ, 96о -0,59
о,% 61 25 4,2 3,78
РС1 объясняет 61% наблюдаемых параметров и представляет собой pH и количество белка в нативных пробах. Наибольший вклад во вторую компоненту РС2 - 25% наблюдаемых изменений в среде оказывают численность протеолитиков и тип пробы, состоящий из микробных матов и донных осадков. РСЗ (минерализация и содержание органического вещества) и РС4 (темпера-
тура и содержание органического вещества) имеют меньшее значение, объясняя 4,2% и 3,78% изменений соответственно.
Анализ показал, что функционирование гидролитического микробного сообщества регулируется в первую очередь такими факторами, как pH и содержание белка в пробах.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ, Интеграционные проекты СО РАН № 56, 94, 5 и ФЦП МО Соглашение 8116.
Литература
1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Наука, 1980. - 487 с.
2. Ломоносов И.С. Геохимия и формирование современных гидротерм Байкальской рифтовой зоны. - Новосибирск: Наука, 1974.
3. Практикум по микробиологии: учеб. пособие / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук [и др.;] / под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2005. 608 с.
4. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. 3-е изд. - М.: Недра, 1970.
5. Geladi P. Analysis of multiway (multimode) data // Chemom. Intell. Lab. Syst. - 1989. - Vol.7. - P.11-30.
6. Gorban A.N. Zinovyev A. Principal manifolds and graphs in practice: from molecular biology to dynamical systems // Int. J. Neural Syst. -2010. - Vol. 20. -No. 3.-219-232.
Раднагуруева Арюна Арсалановна, младший научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: aryuna [email protected]
Лаврентьева Елена Владимировна, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, ИОЭБ СО РАН, e-mail: lena [email protected]
Зайцева Светлана Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, ИОЭБ СО РАН, e-mail: lena [email protected]
Намсараев Баир Бадмабазарович, доктор биологических наук, заведующий лабораторией микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, ИОЭБ СО РАН, заведующий кафедрой экспериментальной биологии биолого-географического факультета Бурятского государственного университета, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, e-mail: bair [email protected].
Radnagurueva Aryuna Arsalanovna, Research Associate, Institute of General and Experimental Biology, Russian Academy of Sciences, 670047, Ulan-Ude, ul. Sakhyanovoy 6, tel. (Working): 8 (3012) 43-49-02. e-mail: aryuna [email protected].
Lavrentieva Elena Vladimirovna, PhD, researcher at the Institute of General and Experimental Biology, Russian Academy of Sciences, 670047, Ulan-Ude, ul. Sakhyanovoy 6, IOEB RAS, tel. (Working): 8 (3012) 43-49-02, fax: 8 (3012) 43-30-34. e-mail: lena [email protected]/
Zaitseva Svetlana Viktorovna, PhD, researcher at the Institute of General and Experimental Biology, Russian Academy of Sciences, 670047, Ulan-Ude, ul. Sakhyanovoy 6, IOEB RAS, tel. (Working): 8 (3012) 43-49-02, fax: 8 (3012) 43-30-34. e-mail: lena [email protected].
Namsaraev Bair Badmabazarovich, Sc.D., head of the Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology, Russian Academy of Sciences, 670047, Ulan-Ude, ul. Sakhyanovoy 6, IOEB RAS, tel. (Working): 8 (3012) 43-49-02, fax: 8 (3012) 43-30-34, Chair of Experimental Biology and Biology, Faculty of Geography, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, ul. Smolin, 24a, BSU, tel. (Dean): 8 (3012)21-15-93, fax: 8(3012)05.21.88. e-mail: [email protected]
