Аноксигенные фототрофные бактерии в разнотипных водоемах Волжского бассейна

The equations for the concentration of "brown" Bchl e instead of "green" Bchl d may also be offered. However, it is indiscreetly to assume the absence of Bchl d without thorough microscopic confirmation, as "brown" forms of Chlorobiaceae frequently coexist with the green ones and intense color of brown APB dominates the weak yellow-green color of Chl-c or d-containing species.

Another set of equations is the system for four bacteriochlorophylls that may be useful, for example, in APB enrichments where chlorophylls are presumably absent:

[Bchl c] = -6.65 A'647 - 1.86 A'653.5 + 16.99 A'664.4 - 1.37 A'772 [Bchl d]= -59.21 A'647 + 57.69 A'653.5 - 9.82 A'664.4 + 0.86 A'772 [Bchl e]= 100.34 A'647 - 69.54 A'653.5 + 2.98 A'664.4 - 2.21 A'772 [Bchl a]=15.65 A'772

Instead of Bchl e red maximum at 652.5 nm, these equations utilized the wavelength of 647 nm; this allow to lower some coefficients and therefore somewhat reduce the errors due to small difference of large quantities, but makes an increased demands on the accuracy of spectrophotometer wavelength setting.

In conclusion, I would like to discuss the effectiveness of extraction. Both 100% and 90% acetone have clear advantages as solvents for chlorophyll spectroscopy, but they are poor extragent of some green algae, and, more important, of many cyanobacteria. Other solvents were proposed, i.e. alcohols and aprotic polar solvents. In microbiological practice of bacteriochlorophylls determinations, the system ace-tone-methanol 7:2 is traditionally used. Recently, Ritchie recommended similar system with absolute ethanol in place of methanol for determination of Chls a and b and Bchl a. All of these systems seem to surpass the acetone-water mixtures as extracting solvents. The work on developing multi-wavelength equations for some of these solvents is currently in progress.

УДК 579.26

DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10025

АНОКСИГЕННЫЕ ФОТОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ В РАЗНОТИПНЫХ ВОДОЕМАХ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА М.Ю. Горбунов, М.В. Уманская

Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия e-mail: myugor1960@gmail.com

Аннотация. Структура микробного сообщества области хемоклина стратифицированных водоемов Среднего Поволжья определяется типом гиполимнической аноксии, которая зависит от того, какие восстановленные соединения накапливаются в гиполимнионе. В докладе обсуждаются особенности развития аноксигенных фототрофных бактерий в эвксинных и сидеротрофных озерах региона.

Ключевые слова: стратифицированные озера, Среднее Поволжье, Chlorobiaceae, Chromatiaceae, Chloroflexaceae.

ANOXIGENIC PHOTOTROPHIC BACTERIA IN DIFFERENT TYPES OF WATER BODIES OF THE VOLGA BASIN M.Yu. Gorbunov, M.V. Umanskaya

Institute of Ecology of the Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences, Togliatti, Russia

e-mail: myugor1960@gmail.com

Annotation. The microbial community structure of the chemocline communities of the stratified water bodies of Middle Volga region is determined by the type of hypolimnetic anoxia, which depends on the reduced compounds accumulating in the hypolimnion. Features of the development of anoxigenic photo-trophic bacteria in euxinic and ferrugenous lakes are discussed.

Key words: stratified lakes, Middle Volga region, Chlorobiaceae, Chromatiaceae, Chloroflexaceae

На территории Среднего Поволжья расположено большое количество естественных и искусственных водоемов, характерной особенностью которых является термическая стратификация, часто сопровождающаяся химической. Большая часть озер относится к димиктическим, то есть их водная толща полностью перемешивается два раза в год, но встречаются и озера с нерегулярным перемешиванием: периодическим или постоянным пропуском только весеннего или и осеннего перемешивания, вплоть до меромиктических, не подвергающихся полному перемешиванию в течение многих лет. Во многих озерах региона стратификация сопровождается формированием придонной аноксической водной массы, причем, в зависимости от химического состава воды можно выделить три типа гиполимнической аноксии, различающихся преобладающим типом анаэробного дыхания и накапливающимися в гиполимнионе восстановленными соединениями:

• эвксинный, с накоплением продуктов восстановления сульфатов;

• сидеротрофный (ферругинозный), с накоплением восстановленных соединений железа и/или марганца;

• органогенный, с метаногенезом и накоплением органических соединений без значительных количеств неорганических восстановителей.

Даже в отсутствие придонной аноксии в стратифицированных озерах часто наблюдаются глубинные металимнические максимумы концентрации фотосинтетических пигментов и биомассы планктона. Однако они значительно более выражены при наличии градиента окислительно-восстановительных условий (редоксклина). Таким образом, наличие или отсутствие анаэробной придонной массы, связанное с морфометрическими, продукционными и гидрохимическими особенностями водоема, является одним из главных факторов, влияющих на формирование специфического градиентного сообщества планктонных микроорганизмов в водоемах.

Структура микробного сообщества области хемоклина существенно зависит от типа аноксии. Восстановительные условия ниже редоксклина в большинстве озер лесостепного и лесного Поволжья и формируются за счет высокого содержания сульфидов (эвксинный тип аноксии). Однако в бореальной зоне (респ. Марий Эл, Татарстан, Пермский край) встречаются также озера с железным и органогенным типами аноксии.

В исследованных нами озерах Волжского бассейна с эвксинным типом аноксии формируется узкая, перекрывающаяся с летним термоклином, зона градиентов многих ключевых условий среды, в частности, Eh и концентраций биогенных элементов. Ширина этой зоны редко превышает 1 м, а скачок Eh, как правило, охватывает диапазон 0,1-0,3 м. В составе фототрофного сообщества регистрируются динофитиовые и криптофитовые водоросли, миксотрофные инфузории, осциллято-риевые и хроококковые цианобактерии, пурпурные серные бактерии (Thiocapsa rosea, Tca. roseopersicina, Thiocapsa spp., Thiopedia rosea, Thiodiction elegans, Allochromatium vinosum, Chro-matium okenii), зеленые серные бактерии (Chlorobium clathratiforme, Chl. limicola, Chl.luteum, An-calochlorisperfilievii, консорции "Chlorochromatium aggregatum", "Pelochromatium").

Зоны максимального развития различных групп микроорганизмов в большинстве исследованных озер полностью или частично перекрываются. Состав доминирующих видов аноксигенных фототрофных бактерий, их соотношение между собой и интенсивность развития зависит от уровня продуктивности водоема, световых условий в зоне хемоклина, сезонной сукцессии и пр. Из-за сильной токсичности сульфидов, фототрофные эукариоты практически отсутствуют в слоях ниже редоксклина.

В исследованных озерах сидеротрофного типа, как правило, верхняя граница анаэробного слоя лежит существенно ниже летнего термоклина; область градиента Eh более широка и не перекрывается или лишь частично перекрывается с областью градиентов других физико-химических условий среды, а между термо- и редоксклином может формироваться широкая (до 4 м и более) "переходная зона"с условиями, изменяющимися от микроаэробных до микроанаэробных. В этой зоне формируется специфическое фототрофное сообщество, в состав которого входят пикопланк-

тонные 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: myugor1960@gmail.com

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: myugor1960@gmail.com