Сравнительная характеристика численности бактерий в глубоководных осадках и мелководных грунтах озера Байкал

При исследовании микробиологической деструкции растительных остатков мы обнаружили прямую корреляцию потери веса листового опада от содержания в них водорастворимых веществ - сахаров. Более интенсивная деструкция, равная 20,9-29,9%, отмечена у листьев березы, содержащих большее количество сахаров, чем у хвои сосны. По данным многих исследователей, потеря массы растительных образцов на начальных стадиях происходит в основном за счет выщелачивания и вымывания водорастворимых веществ [3,4].

Низкая концентрация сахаров и более высокое содержание целлюлозы в хвое сосны обусловливают медленное его разложение. Содержание целлюлозы в опаде хвои сосны составляет 30,9-33,4 %. Полученные данные согласуются с выводами многих исследователей о том, что растительные остатки, содержащие большое количество целлюлозы, медленнее подвергаются микробиологической деструкции [5].

Благоприятные условия для процессов микробиологического разложения создаются при высоком содержании в них белка и зольных элементов. Зольные элементы, являясь дополнительным источником минерального питания

микроорганизмов, способствуют более быстрой трансформации растительного опада.

Таким образом, растительные остатки листьев березы, содержащие большое количество сахаров, белков, зольных элементов азота (1,70%), кальция (2,90%), магния (0,29%), фосфора (0,09%)) подвергаются более интенсивной деструкции, чем опад хвои сосны обыкновенной.

Данные интенсивности разложения растительных остатков подтверждают выводы многих исследователей о том, что качество растительного субстрата является важнейшим фактором, определяющим величину потери веса этого субстрата.

Литература

1. Методы стационарного изучения почв. - М.: Наука, 1977. - 279-280 с.

2. Горшкова А.А. Пастбища Забайкалья. - Иркутск: Восточно-Сибирское кн. изд-во, 1973. - 159 с.

3. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. - Л.: Наука, 1980. - 187с.

4. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. - Л.: Наука, 1980. - 245 с.

5. Мирошниченко Е.Д., Павлова Т.В., Скалон Н.С. Схемы сукцессий основных групп микроорганизмов и отмирание растительной массы. Продуктивность луговых сообществ. - Л.: Наука, 1987. - С. 206-267.

Буянтуева Любовь Батомункуевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры экспериментальной биологии Бурятского госуниверситета.

Намсараев Баир Бадмабазарович - доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой экспериментальной биологии, зав. лабораторией микробиологии ИОЭБ СО РАН.

Жапова Долгорма Натардоржиевна - соискатель кафедры экспериментальной биологии Бурятского государственного университета, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина 24а.

Buyantueva Lyubov Batomunkuevna - candidate of biological sciences, assistant of profession of department of experimental ecology of BSU.

Namsaraev Bair BadmabazarovicA - professor, doctor of biological sciences, head of department of experimental biology, head of microbiology laboratory of ICEB SD RAS.

ZAapovaDo/gormaNatardorzAievna- competitor of department of experimental biology BSU.

УДК 5.57.(579.26) В.П. Гаранкина, О.П. Дагурова, Б.Б. Намсараев

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЧИСЛЕННОСТИ БАКТЕРИЙ В ГЛУБОКОВОДНЫХ ОСАДКАХ И МЕЛКОВОДНЫХ ГРУНТАХ ОЗЕРА БАЙКАЛ*

Работа поддержана грантом «Фонд содействия сохранению озера Байкал», Интеграционным проектом № 17.9 «Комплексные исследования на озере Байкал» и грантом РФФИ № 08-04-98018 р_сибирь_а

В глубоководных осадках и прибрежных грунтах мелководных заливов озера Байкал были определены общая численность бактерий, численность сапрофитных бактерий и содержание органического вещества. Численность микроорганизмов осадков в глубоководных зонах вдвое превышала таковую в мелководных зонах. Численность бактерий зависела от содержания органического вещества. Обнаружено высокое количество са-профитов в глубоководных осадках.

Ключевые слова: общая численность бактерий, сапрофитные бактерии, органическое вещество, донные осадки, озеро Байкал.

V.P. Garankina, O.P. Dagurova, B.B. Namsaraev

THE COMPARATIVE CHARACTERISTIC OF BACTERIA NUMBER IN DEEP-WATER SEDIMENTS AND SHALLOW SEDIMENTS OF THE LAKE BAIKAL

The general number of bacteria, number of saprophytic bacteria and the concentration of organic matter have been defined in deep-water sediments and coastal sediments shallow bays of Lake Baikal. The bacteria number in sediments of deep-water zones twice exceeded that of shallow zones. Number of bacteria depended on the maintenance of organic substance. The high quantity of bacteria-destructors in deep sediments are revealed.

Key words: total count of bacteria, saprophytic bacteria, organic matter, bottom sediments, Lake Baikal.

Введение

Общая численность бактерий представляет собой важный показатель в экологической характеристике микробных сообществ. Донные осадки Байкала - благоприятная для развития бактерий экосистема, где микробное сообщество участвует в процессах раннего диагенеза осадочного материала. Наибольшая активность микроорганизмов наблюдается в местах поступления и концентрации органического вещества -в поверхностных слоях осадков и прибрежных районах, особенно приустьевых участков рек [1]. Мелководные заливы (соры) озера можно отнести к экотонной (переходной) зоне между озером и прибрежьем. Эти заливы отличаются хорошей прогреваемостью в летний период и высокой продуктивностью [2].

В 2008-2009 гг. была осуществлена уникальная экспедиция - погружение глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) «Мир» на байкальские глубины. В ходе экспедиции получены данные о глубинах Байкала, о тектонических процессах на дне озера, состоянии береговой линии, определены запасы полезных ископаемых и фоновый уровень загрязнений, исследованы флора и фауна водоема, осуществлен поиск археологических артефактов. Обнаружены поля газогидратов, лежащие на поверхности донных осадочных отложений [3, 4]. Применение ГОА дало возможность точного точечного отбора проб донных отложений.

Цель работы - сравнить численность бактерий в глубоководных осадках, отобранных с помощью ГОА «Мир», и в мелководных заливах озера Байкал.

Объекты и методы исследования

Отбор проб глубоководных донных осадков производился в августе 2008 года с помощью глубоководного обитаемого аппарата МИР-2 в районе мыса Ухан и мыса Шунтэй (район острова Ольхон). Также изучались мелководные осадки, отобранные в заливах Провал и Посольский Сор (придельтовое пространство реки Селенга). Изученные осадки были представлены илами и среднезернистыми песками.

Для определения общей численности бактерий в осадках готовили суспензию - 1 г ила в 100 мл безбактериальной воды, которую гомогенизировали на установке УЗДН 2 мин при частоте 22 кГц. Суспензию фильтровали через нитроцеллюлозные фильтры с диаметром пор 0,22 мм (Владисарт, Россия), окрашивали 5% раствором эритрозина и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25x10x100 в 20 полях зрения.

Учет численности жизнеспособных клеток сапрофитных бактерий производили на среде РПА 1:10 глубинным посевом [5]. Все посевы выполнялись в 2-х повторностях. Инкубация производилась при 20оС в течение 5 суток. Органический углерод определяли методом мокрого сжигания по Тюрину [6].

Результаты и их обсуждение

Известно, что концентрация органического вещества в отложениях Среднего Байкала составляет 1,5-2,5% [7]. Осадки мелководного района Селенгинского мелководья характеризуются более низким содержанием органического вещества 0,5-1,5%. В толще осадков количество органического вещества распределено неравномерно. Максимальная активность микроорганизмов наблюдается в верхних горизонтах донных осадков, куда поступает осадочный материал, содержащий различные органические и неорганические вещества. В глубоководных районах максимальные значения органического вещества обнаружены в верхних слоях, к нижним этот показатель уменьшается. В осадках мелководных районов Сорг распределен неравномерно.

Количество органического вещества в донных осадках острова Ольхон составляло 1,241,60%, в среднем 1,36%. В осадках мелководных заливов содержание Сорг варьировало от 0,03 до 0,86%, в среднем для залива Провал 0,40%, для залива Посольский Сор 0,27%.

В глубоководных осадках озера Байкал общая численность бактерий (ОЧБ) составляла 0,51,9 млрд кл/мл. Наибольшее количество бактерий выявлено в глубоководных осадках мыса Ухан. В осадках мыса Шунтэй максимальное количество бактерий было меньше (1 млн

кл/мл). Как правило, общая численность бактерий зависела от типа осадка. Наиболее были насыщены микроорганизмами поверхностные окисленные слои. Наблюдалось снижение численности от поверхностных горизонтов к нижним. Количество сапрофитных бактерий - дест-

рукторов легкоусвояемого органического вещества также достигало максимальных значений в поверхностных горизонтах (2,16-10,3 млн кл/мл). Наибольшее количество сапрофитов обнаружено в донных осадках мыса Ухан на глубине 1553 м (рис. 1).

А

Б

Рис. 1. Распределение численности бактерий по глубине ила в глубоководных осадках: А - общая численность, Б - численность сапрофитов

В грунтах залива Провал количество бактерий составляет 0,5-1,4 млрд кл/мл. Минимальное количество наблюдалось в песчаных осадках, максимальное в илах. В заиленных песках среднее количество бактерий равно 6,9 млн кл/мл. В песчаных осадках мелководья залива Посольский Сор численность бактерий составляет 4,3-5,5 млн кл/мл (среднее значение 4,9 млн кл/мл) (табл. 1). Сапрофиты достигали макси-

мальных значений в илах, также как и общая численность бактерий. Значительные количества сапрофитов обнаружено в грунтах залива Провал. В заливе Провал в ряду осадков «песок -заиленный песок - ил» три исследованных показателя: содержание Сорг, ОЧБ и численность сапрофитов увеличивались. На фоновом участке были обнаружены наименьшие значения численности бактерий.

Таблица 1

Средние значения численности бактерий в прибрежных мелководных осадках

Тип осадка С орг, % ОЧБ, млн кл/мл Численность сапрофитов, млн кл/мл

Залив Провал

Среднезернистый песок 0,28 511,4 1,83

Заиленный песок 0,65 688,2 2,67

Т емно-серый ил 1,81 1007,1 3,40

Залив Посольский Сор

Среднезернистый песок 0,27 492,7 2,01

Фон - Боярск

Крупнозернистый песок 0,19 5,1 0,06

При сравнении микробиологических показателей в глубоководных и мелководных участках видно, что численность бактерий в глубоководных осадках была больше (при среднем содержании Сорг 1,36%), чем в мелководных (при среднем содержании С орг 0,34%) (табл. 2). Удельный вес бактерий, разрушающих легкоусвояемые углеводы, в глубинных осадках был больше. Размах колебаний численности бакте-

рий в мелководье был более значителен, также как и содержание органического вещества в грунтах, что объясняется разнообразием грунтов и неравномерностью поступления Сорг в осадки, что уже отмечалось ранее [8]. Таким образом, общая численность бактерий и численность са-профитов в изученных осадках озера Байкал зависят от содержания органического вещества.

Таблица 2

Средние значения численности бактерий в осадках озера Байкал

Осадки С орг, % ОЧБ, млн кл/мл Сапрофитные бактерии, млн кл/мл

Г лубоководные 1,36 999,48 6,77

Мелководные 0,34 505,15 1,91

Литература

1. Намсараев Б.Б., Земская Т.И. Микробиологические процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 160 с.

2. Н.А. Флоренсов Лимнология прибрежно-соровой зоны Байкала - Новосибирск: Наука, 1977. - 312 с.

3. Хлыстов О.М., Земская Т.И., Ситникова Т.Я. Донные битумные постройки и населяющая их биота по данным обследования озера Байкал с ГОА «МИР» // Доклады Академии наук. - 2009. - Т. 428. - № 5. - С.682-685.

4. http://www.gazeta.ru/news/science.

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

6. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 272 с.

7. Вотинцев К.К., Мещерякова А.И., Поповская Г.И. Круговорот органического вещества в озере Байкал. - Новосибирск: Наука, 1975. - 190 с.

8. Максимова Э.А., Сергеева И.А., Максимов В.Н. Микробиоценозы донных отложений Байкала. - Иркутск, 1991. - 160 с.

Гаранкина ВалентинаПетровна- аспирант Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8(3012)43-49-02, факс: 8(3012)43-30-34, e-mail: G val 82@mail.ru

Дагурова Ольга Павловна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8(3012)43-49-02, факс: 8(3012)43-30-34, e-mail: ol-dagur@mail.ru

Намсараев Баир Бадмабазарович - доктор биологических наук, зав. лабораторией микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, ул. Сахьяновой,6, зав. кафедрой экспериментальной биологии биолого-географического факультета БГУ, ул. Смолина, 24 а, тел. (раб.): 8(3012)43-49-02, факс: 8(3012)43-30-34, тел. (деканат): 8(3012)21-15-93, факс: 8(3012)21-05-88.

Garankina Va/entina Petrovna - post-graduate student of microbiology laboratory of ICEB SD RAS, tel.: 8(3012)43-49-02, e-mail: G_val_82@mail.ru

Dagurova O/ga Pav/ovna- candidate of biological sciences, senior research worker of ICEB SD RAS, microbiology laboratory, tel.: 8(3012)43-49-02, ol-dagur@mail.ru

Namsaraev Bair BadmabazarovicA - professor, doctor of biological sciences, head of experimental department of biology, BSU, head of microbiology laboratory of ICEB SD RAS, tel.: 8(3012)43-49-02, tel.: 8(3012)21-15-93.