Структура бактериопланктона водоёмов урочища Тузлукколь

УДК 574.9

СТРУКТУРА БАКТЕРИОПЛАНКТОНА ВОДОЁМОВ

урочища тузлукколь

О.А. Гоголева

Институт клеточного и межклеточного симбиоза УрО РАН, Оренбург, Россия

Впервые определено присутствие основных трофических групп в водоемах соленого урочища Тузлукколь, показано, что в зависимости от уровня минерализации происходят количественные изменения в составе микробного сообщества. В водоемах урочища наблюдаются интенсивные процессы минерализации органического вещества, что свидетельствует о потенциальной способности водоемов к самовосстановлению.

At first the presence of main trophy groups was defined in the ponds of saline tract Tuzlukkol. The quantitative changes in microbial community composition were associated with salinity level. Intensive processes of organic matter mineralization were occurred in the ponds of the tract. This indicates potential ability of the ponds to recovery.

Соленое урочище Тузлукколь (Беляевский район Оренбургской области) представляет собой заболоченный солончаковый участок долины ручья Тузлукколь длиной 1,9 км и шириной от 120 до 750 м. В урочище имеются выходы родников и самоизливающиеся скважины с высокоминерализованной хлоридно-натриевой водой, кроме того имеются воронки заполненные водой различной минерализации. Соленое урочище Тузлукколь имеет статус памятника природы [1].

Микроорганизмы играют ключевую роль в функционировании пресноводных и соленых водоемов. Характер и интенсивность бактериальных процессов являются основой круговорота веществ протекающего в водоемах. Качественный и количественный состав бактериального сообщества позволяет судить о присутствии тех или иных веществ в воде и о потенциальной способности микробов к переработке этих соединений, что в конечном итоге позволяет сохранить динамическое равновесие водоемов [2]. Изучение микробиологического разнообразия соленого урочища Тузлукколь ранее не проводилось, поэтому целью нашего исследования стало изучение структуры бактериопланктона урочища Тузлукколь в градиенте минерализации.

Материалы и методы. Отбор проб осуществляли из проточного водоема (ручей Тузлукколь), участков-запруд (лужи) и из временных водоёмов-воронок (таблица 1) в октябре 2012 года. Отбор и обработка проб проводились общепринятыми методами исследований микроорганизмов. Определение количества бактерий проводили методом титров, для пересчета использовали таблицы Мак-Креди. В бактериопланктоне определяли следующие трофические группы: гетеротрофы, мезотрофы, олиготрофы, актиномицеты, сульфатредуцирующие бактерии, нитрифицирующие бактерии, углеводородокисляющие бактерии (УБ). Для экологической характеристики использовали индекс трофности (ИТ), который рассчитывается как соотношение гетеротрофов к олиготрофам и косвенно показывает количество органического вещества в водоеме. ИТ>1 характерно для эвтофных, а ИТ<1 для олиготрофных водоемов [3].

Результаты и обсуждение. В не зависимости от минерализации на проточных участках в бактериопланктоне среди негалофильных бактерий преобладали олиготрофы (точки 1, 8), тогда как на участках-запрудах со слабым током воды и воронках - гетеротрофы (точки 5, 6). Доля умеренно галофильных гетеротрофов также была выше на участках-запрудах со слабым током воды, тогда как на проточных участках ниже (рисунок 1) на этих же участках обнаруживалась высокая численность актиномицет (таблица 2). Данная группа микроорганизмов входит в состав гетеротрофного бактериопланктона и осуществляет разложение органических остатков в водоемах. Умеренно галофильные актиномицеты встречались только в воронках, на проточных участках эти микроорганизмы не обнаруживались (таблица 2).

Частью гетеротрофного бактериопланктона являются углеводородокисляющие бактерии которые осуществляют в водоемах разложение труднодоступных соединений -

восков, лигнинов, смол, а также продукты нефтепереработки попавшие в водоем в результате деятельности человека [4, 5]. Отмечено, что негалофильные углеводородокисляющие бактерии доминировали в точке с низкой минерализацией (точка 1), на участках с минерализацией от 41,8 до 56,2 г/л доминировали умеренно галофильные представители данной группы (точки 2, 3, 4), а при возрастании минерализации свыше 88 г/л в бактериопланктоне присутствовали только умеренно галофильные углеводородокисляющие бактерии (точки 5, 6, 7) (рисунок 2).

Таблица 1

Уровень минерализации и значения индекса трофности в точках отбора проб

№ пробы Точка отбора Минерализация, г/л Индекс трофности

1 Ручей Тузлукколь 0,6 0,14

2 воронка В 41,8 1,6

3 воронка Б 43,8 5,6

4 воронка А 56,2 0,09

5 лужа 1 88,6 9

6 воронка Ж 103 7,6

7 лужа 2 126 9,8

8 Перекат ручья _* 0,11

* «-» - минерализация не определялась.

Таблица 2

Численность трофических групп в урочище Тузлукколь

Точка отбора Негало-фильные актиноми-цеты, КОЕ/мл Умеренно галофильные актиномице-ты, КОЕ/мл Умеренно галофиль-ные нитрифицирующие бактерии, КОЕ/мл Негалофильные сульфатредуциру-ющие бактерии, КОЕ/мл Умеренно галофильные сульфатре-дуцирующие бактерии, КОЕ/мл

1 1840 0 950 0 30

2 2640 20 450 0 0

3 51870 10 2500 0 0

4 40565 580 2500 0 0

5 92 0 2500 0 0

6 13300 30 2500 0 0

7 1300 70 450 0 0

8 1560 0 950 0 0

Большое значение для автотрофов, населяющих водоем, имеет процесс нитрификации, так как в результате происходит образование легко усваиваемых водорослями соединений азота [6, 7]. Умеренно галофильные нитрифицирующие бактерии обнаруживались во всех точках, при этом наибольшее количество микроорганизмов регистрировалось в воронках и на участках-запрудах (таблица 2).

Сульфатредукторы осуществляют разложение органических веществ в анаэробных условиях, для эффективного процесса сульфатредукции необходимо пониженное содержание кислорода [6, 7]. Необходимые для сульфатредукции условия создавались только в точке 1, где обнаруживалось незначительное количество этих микроорганизмов (таблица 2).

В результате проведенного исследования в соленом урочище Тузлукколь отмечены количественные изменения микробного сообщества в зависимости от уровня минерализации. Показано, что наиболее высокая численность гетеротрофных, углеводородокисляющих микроорганизмов и актиномицет регистрировалась на участках-запрудах со слабым током воды и в воронках. По видимому, на этих участках создаются благоприятные условия для развития фототрофного планктона и происходит накопление органических веществ. Данное предположение подтверждается значительной численностью нитрифицирующих бактерий на этих участках, а также индексом трофности, косвенно свидетельствующем о высоком

содержании органического вещества, на участках-запрудах и в воронках (точки 2, 3, 5, 6 и 7) ИТ>1 и более низком содержании органики на проточных участках (точки 1 и 8) ИТ<1 (таблица 2). Отсутствие сульфатредукторов в водоемах урочища Тузлукколь может быть связано, с одной стороны, с малой глубиной водоемов и, как следствие, с отсутствием анаэробной зоны, с другой стороны, с низким содержанием сульфатов в водоемах и высокой конкуренцией за органическое вещество.

12345678 гетеротрофы олиготрофы  умеренно галофильные гетеротрофы

Рисунок 1. Структура бактериопланктона урочища Тузлукколь по отношению к органическому веществу.

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

негалофильные УБ умеренно галофильные УБ

Рисунок 2. Структура углеводородокисляющего бактериопланктона урочища Тузлукколь по отношению к солености.

Таким образом, в водоемах соленого урочища Тузлукколь обнаружены основные функциональные группы микроорганизмов. Максимальной численности достигает группа гетеротрофных бактерий, что говорит о интенсивных процессах минерализации органического вещества и потенциальной способности водоемов к самовосстановлению.

1

2

3

4

5

6

7

8

Работа поддержана Программой инициативных проектов фундаментальных исследований УрО РАН, проект 12-У-4-1031 и Программой фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития», проект 12-П-4-1039.

Список литературы

1. Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. М., Наука. 1989. 288 с.

2. Родина А.Г. Методы водной микробиологии. М., Наука. 1965. 355с.

3. Рубцова С.И. Гетеротрофные бактерии _ показатели загрязнения и самоочищения морской среды. Экология моря. 2002, 62: 81-84.

4. Зайцева Т.А., Рудакова Л.В., Комбарова М.М., и др. Микроорганизмы _ деструкторы нефти. Научные исследования и инновации. 2010, 4: 59-63.

5. Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Экология водных микроорганизмов. М., Наука. 1977. 289 с.

6. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах.: Пер. с англ. / Под ред. И. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. М., Мир, 2005.