Гидрохимические показатели и распространение бактерий-деструкторов в минеральных озерах Монгольского плато

Прослои карбоната кальция, образованные в фотозоне, при захоронении претерпевают ряд превращений, связанных с жизнедеятельностью присутствующих здесь микроорганизмов. С одной стороны, здесь возможна мобилизация Са при образовании органических кислот первичными анаэробами, с другой - разложение органических кислот вторичными анаэробами, метаногенами и сульфидогенами может привести к новому отложению СаСО3.

Полученные результаты показывают, что микроорганизмы играют важную роль в круговороте кремния, а также в осаждении и растворении силикатных минералов и аморфных твердых веществ. Формирование кремнистых отложений происходит не только внеклеточно, но и внутриклеточно, что свидетельствует о том, что окремнение иногда может быть биоконтролируемым, а не только биоиндуцированным [3, 4].

Таким образом, среди минералов микробных матов изученных источников выявлены кальцит, кремнезем и силикаты разного состава.

Литература

1. Намсараев Б.Б., Горленко В.М., Хахинов В.В. Геохимическая деятельность микроорганизмов гидротерм Байкальской рифтовой зоны. - Новосибирск: Гео, 2011. - 302 с.

2. Борисенко И.М., Замана Л.В. Минеральные воды Бурятской АССР. - Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1978. - 162 с.

3. Морис П. Поверхность и межфазные границы в окружающей среде. От наноуровня к глобальному масштабу. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. - 540 с.

4. Герасименко Л.М., Орлеанский В.К., Ушатинская Г.Т. О последовательности осаждения фосфатов, карбонатов и кремнезема в присутствии бактерий в природных условиях и в эксперименте // Минералогические перспективы: материалы междунар. минералогическог семинара. - Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. - 372 с

Будагаева Валентина Григорьевна, аспирант, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, e-mail: valmpa@mail.ru

Бархутова Дарима Дондоковна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6

Доржиева Сэсэгма Гэлэгжамсуевна, кандидат химических наук, научный сотрудник, лаборатория оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахъяновой, 6

Budagaeva Valentina Grygoryevna, postgraduate student, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, e-mail:valmpa@mail.ru

Barkhutova Darima Dondokovna, candidate of biological sciences, senior research worker, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova, str., 6

Dorzhieva Sesegma Gelegzhamsyuevna, candidate of ^emical sciences, research worker, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str., 6

УДК 551.481.1 © Е.Ю. Абидуева, В.А. Суворова, В.В. Хахинов,

Лисин Ванг, Джингу Ли

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ БАКТЕРИЙ-ДЕСТРУКТОРОВ В МИНЕРАЛЬНЫХ ОЗЕРАХ МОНГОЛЬСКОГО ПЛАТО

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 12-05-00871-а и интеграционного проекта СО РАН №5

Установлено, что для изученных озер Монгольского плато характерна невысокая минерализация 0,2 - 17,5 г/дм3 и щелочные значения рН (7,3-9,9). Преобладающими ионами воды являются натрий, хлор и сульфат. Несмотря на экстремальность условий, выявлено широкое распространение алкалифильных бактерий-деструкторов.

Ключевые слова: минеральные озера, Монгольское плато, ионный состав, бактерии-деструкторы.

E.Yu. Abidueva, V.A. Suvorova, V.V. Khakhinov, Lixing Wang, Jingyu Li

HYDRO-CHEMICAL PARAMETERS AND DISTRIBUTION OF BACTERIA-DESTRUCTORS IN SOME MINERAL LAKES OF THE MONGOLIAN PLATEAU

It was established, that the investigated lakes of the Mongolian plateau are characterized by low salinity from 0.2 to 17.5 g/dm3 and alkaline pH (7,3-9,9). Sodium, chloride and sulfate are predominant ions in the water of the lakes. Alkaliphilic bacteria-destructors are widespread, despite the extreme conditions.

Keywords: mineral lakes, Mongolian Plateau, ionic composition, alkaliphilic bacteria-destructors.

Е.Ю. Абидуева и др. Гидрохимические показатели и распространение бактерий-деструкторов в минеральных озерах Монгольского плато

Цель работы - изучение гидрохимических параметров воды минеральных озер Монгольского плато и распространения в них различных групп гало- и алкалифильных бактерий-деструкторов, что позволит расширить представление о природе генезиса и функционировании этих экстремальных экосистем.

Методы исследования

В полевых условиях использовали для измерения кислотности среды - портативный рН-метр рНер2 (Португалия), минерализации - кондуктометр TDS-4 (Сингапур).

Концентрацию карбонатов, гидрокарбонатов, ионов хлора, кальция и магния в воде определяли титримет-рическим методом, сульфатов - турбидиметрическим, сульфидов - калориметрическим [1, 2]. Концентрацию катионов натрия и калия определяли пламенно-фотометрическим методом на атомно-адсорбционном спектрофотометре ААС SOL AAR MG [2]. Органический углерод в донных осадках анализировали методом мокрого сжигания по Тюрину [3].

Учет численности гидролитических бактерий проводили методом предельных разведений [4, 5].

Результаты исследования и их обсуждение

Пробы для проведения микробиологических и гидрохимических исследований были отобраны 2011-2012 гг. в 10 минеральных озерах на территории Забайкалья, северо-восточной Монголии и Внутренней Монголии (Китай) (табл.1).

Таблица 1

Физико-химические показатели исследуемых озер

№ Озеро Дата отбора проб Местоположение М, г/дм3 рН

1 Бус нуур август, 2011 Монголия 5,80 8,5

2 Горбунка август, 2011 Забайкальский край 7,80 8,7

3 Луу нуур август, 2011 Китай 1,18 8,9

4 Ножей август, 2011 Забайкальский край 5,20 9,2

5 Эжийн нуур август, 2011 Китай 9,04 7,3

6 Дардай нуур сентябрь, 11 Монголия 8,10 8,0

7 Сахюрта август, 2011 Забайкальский край 1,10 9,0

8 Шабхалантын нуур август, 2011 Монголия 15,20 7,5

9 Тоссон июнь, 2012 Монголия 0,20 9,9

10 Бус нуур'12 июнь, 2012 Монголия 3,10 8,8

11 Улянсун 1 сентябрь, 2012 Китай 1,79 7,9

12 Улянсун 2 сентябрь, 2012 Китай 12,0 8,8

13 Улянсун 3 сентябрь, 2012 Китай 17,50 8,9

Значения общей суммы солей в озерах варьируют от 0,2 (оз. Тоссон) до 17,5 г/дм3 (оз. Улянсун). Значения кислотности среды в исследованных озерах находятся в щелочной области и варьируют от 7,3 (оз. Эжийн нуур) до 9,9 (оз. Тоссон). Катионно-анионный состав воды определен в пробах воды 5 озер: Бус Нуур'12, Горбунка, Ножей, Луу нуур, Эжийн нуур. Максимальные количества определяемых ионов зафиксированы в оз. Эжийн нуур, что и объясняет его высокую минерализацию (табл. 1, 2). По результатам сравнительного анализа анионного состава исследуемые озера отнесены к содово-соленым, так как в них зарегистрировано большое содержание ионов хлора: от 494,0 (оз. Луу нуур) до 32955,6 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур). Присутствует также сульфат, концентрация которого сильно варьирует - от 30,0 (оз. Луу нуур) до 28800,0 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур). Содержание ионов карбоната в пробах воды исследуемых озер невысоко 2,4 (оз. Эжийн нуур) - 76,8 мг/дм3 (оз. Горбунка). Концентрация гидрокарбоната варьирует от 200,08 (оз. Луу нуур) до 414,8 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур).

Таблица 2

Катионно-анионный состав вод исследуемых озер, мг/дм3

Озера K+ Na+ Ca Mg2+ co32- HCOj- SO42- Cl"

Бус нуур 195,0 2070,0 240,0 732,0 43,2 305,0 5100,0 1265,2

Горбунка 279,0 13200,0 40,0 1512,0 76,8 268,4 1800,0 17893,6

Луу нуур 24,0 408,0 16,0 38,4 12,0 200,1 30,0 494,0

Ножей 72,0 717,0 20,0 108,0 52,8 366,0 60,0 783,2

Эжийн нуур 2700,0 25000,0 3000,0 2400,0 2,4 414,8 28800,0 32955,6

По катионному составу преобладают ионы натрия, его концентрация варьирует от 408 (оз. Луу нуур) до 25000 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур), что в сочетании с высокими значениями ионов карбоната и гидрокарбоната придает щелочной характер воде изучаемых озер. Содержание остальных катионов значительно ниже содержания ионов натрия. Так, концентрация ионов калия колеблется от 24 (оз. Луу нуур) до 2700 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур), ионов кальция варьирует от 16,00 (оз. Луу нуур) до 3000 мг/дм3 (оз. Эжийн Нуур), ионов магния - в пределах 38,4 (оз. Луу нуур) - 2400 мг/дм3 (оз. Эжийн нуур).

Содержание органического углерода в донных осадках определено в 9 пробах из 5 озер: Бус нуур'12, Са-хюрта, Шабхалантын нуур, Тоссон (1, 2 и 3 точки) и Улянсун (1, 2 и 3 точки) (рис.). Максимальное содержание органического углерода зафиксировано в донных осадках озера Бус нуур'12 - 1,10%, минимальное - в оз. То-сон (3 точка) - 0,07%.

Рис. 1. Сорг в донных осадках исследуемых озер, %. 1 - Сахюрта; 2 - Шабхалантын нуур; 3 - Бус нуур'12; 4 - Тосон 1; 5 - Тосон 2; 6 - Тосон 3; 7 - Улянсун 1; 8 - Улянсун 2; 9 - Улянсун 3.

Наличие органических и минеральных веществ в воде и донных отложениях озер благоприятствует широкому распространению различных физиологических групп микроорганизмов. В воде и донных отложениях озер изучено распространение аэробных и анаэробных гидролитических бактерий. Максимальная численность про-теолитических бактерий в водной толще составляла 107 кл/мл, в донных осадках - 109 кл/мл. Численность ами-лолитических бактерий достигала 107 кл/мл, целлюлолитических - 106 кл/мл. Полученные данные о численности органотрофных бактерий свидетельствуют об активном участии микробного сообщества в деструкции органического вещества в аэробных и анаэробных условиях.

Таким образом, изученные минеральные озера Монгольского плато невелики по площади и мелководны. Для исследуемых озер характерна различная минерализация (0,2-17,5 г/дм3) и щелочные значения рН (7,3-9,9). Изучение гидрохимических характеристик позволяет выявить, что в воде исследуемых водоемов преобладают ионы натрия, хлора и сульфата.

Микробиологические исследования показывают, что в изученных озерах Монгольского плато широко распространены алкалифильные бактерии-деструкторы, чья геохимическая деятельность влияет на формирование состава вод и донных отложений озер.

Литература

1. Намсараев Б.Б., Бархутова Д.Д., Хахинов В.В. Полевой практикум по водной микробиологии и гидрохимии: метод. пособие. - М.-Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2006. - 68 с.

2. Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. - Л.: Наука, 1973. -С.56-82.

3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. - М.: Наука. - С. 39-58.

4. Практикум по микробиологии / отв. редактор А.И. Нетрусов. - М.: Академия, 2005. - 608 с.

5. Эколого-микробиологическая характеристика некоторых минеральных озер Забайкалья и Монголии / Е.Ю. Абидуе-ва, Жи Чжао, В. А. Суворова, Т.Б. Самбуева // Вестник Бурятского госуниверситета. - № 3. - 2013. - С. 30-33.

Абидуева Елена Юрьевна, доктор биологических наук, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, е-тай:аЫ(1иеуа_1@та11.ги

Суворова Валентина Андреевна, аспирант, Бурятский госуниверситет.

Хахинов Вячеслав Викторович, доктор химических наук, профессор, Байкальский институт природопользования СО РАН.

Лисин Ванг, профессор, Университет Внутренней Монголии, 010021, Хух-Хото, ул. Западного университета, 235, Китай.

Джингу Ли, профессор, Университет Внутренней Монголии, 010021, Хух-Хото, ул. Западного университета, 235, Китай.

С.Б. Басагаев, Б.Б. Батоболотова, З.Б. Намсараев. Динамика изменений температуры в содово-соленом оз. Хилганта (Юго-Восточное Забайкалье)_

Abidueva Еlеna Yurievna, doctor of biological sciences, senior research scientist, Laboratory of Microbiology Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6.

Suvorova Valentina Andreevna, postgraduate student, Buryat state university, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24. Khakhinov Vyacheslav Viktorovich, doctor of chemical science, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St.,6.

Lixin Wang, professor, Inner Mongolia University, 010021, Huhhot, West University Str., 235, China. Jingyu Li, professor, Inner Mongolia University, 010021, Huhhot, West University Str., 235, China.

УДК 579.68 © С.Б. Басагаев, Б.Б. Батоболотова, З.Б. Намсараев

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В СОДОВО-СОЛЕНОМ ОЗ. ХИЛГАНТА

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-04-31187-мол_а.

Температура воды и донных отложений является одним из важных факторов среды и влияет на химические и биологические процессы. Изучены межгодовые, сезонные и суточные изменения температуры в оз. Хилганта. Температура в илу изменяется от -27оС до +32оС.

Ключевые слова: содово-соленое озеро, влажный и засушливый периоды, температура.

S.B. Basagaev, B.B. Batobolotova, Z.B. Namsaraev

DINAMICS OF TEMPERATURE CHANGES IN SODA-SALINE LAKE KHILGANTA

The temperature of water and sediments is one of the important environmental factors and it influences the chemical and biological processes. The interannual, seasonal and daily temperature changes were studied in Lake Khilganta. The mud temperature of Lake Khilganta varies from -27оС to +32оС.

Keywords: soda-saline lake, damp and droughty periods, temperature.

Оз. Хилганта, расположенное Юго-Восточном Забайкалье, является объектом длительных гидрохимических и микробиологических исследований [1-3]. Многолетние наблюдения показали, что водный режим озера зависит от атмосферных осадков. С 1999 г. оно периодически высыхает, что связано со снижением годовой суммы атмосферных осадков в регионе [4]. С 2012 г. в регионе наблюдается окончание 12-летнего цикла засухи и начало «влажной» фазы.

Цель работы - изучение межгодовых, сезонных и суточных изменений температуры в оз. Хилганта в переходный от засушливого во влажный период.

Объект и методы исследования

Объектом наших исследований являлось содово-соленое оз. Хилганта, расположенное между реками Ага и Онон (Агинский округ) [2]. Непосредственно на месте отбора проб измеряли температуру, рН и минерализацию воды. Измерение температуры воды проводили сенсорным электротермометром Prima (Португалия), рН потен-циометрически с помощью портативного рН-метра рНер2 (Португалия), общую минерализацию воды - портативным рефрактометром Master PM (Atago, Япония).

Во время экспедиции на оз. Хилганта 5 апреля 2012 г. были установлены 3 автоматических датчика температуры Thermochron IButton (Maxim Integrated (США)), которые вели съемку больше года. Контрольный датчик был установлен на берегу, на глубине 1 см под почвой (Хилганта почва). Два датчика - в середине озера в илу на глубине 1 см (точка 1 - Хилганта озера 1, точка 2 - Хилганта озера 2). Расстояние между датчиками составляло 4 м. В момент установки датчиков вода в озере отсутствовала. Дно озера было покрыто коркой солей.

Результаты и обсуждение

Краткая физико-химическая характеристика озера за период исследования представлена на таблице 1. Температура воды озера в этот период варьировала от 13 до 22°С. Значения рН находились в щелочной области (9,2-10). Минерализация воды была равна 6,4-30 г/л.