Гидрохимические показатели и численности бактерий-деструкторов содово-соленых озер Луу Нуур и Эжийн Нуур (Внутренняя Монголия)

В криоаридной зоне Внутренней Монголии широко распространены содовые и содово-соленые озера. Содовые и содово-соленые озера характеризуются высокими значениями рН и высокой степенью минерализации [1]. Поэтому они относятся к экстремальным экосистемам, в которых функционируют алкалофильные и галоалкалофильные микробные сообщества.

Цель работы – изучение гидрохимических параметров воды содово-соленых озер Внутренней Монголии и распространение в них различных физиологических групп алкалофильных и галоалка-лофильных бактерий, что позволит расширить представление о природе генезиса и функционировании этих экосистем.

Были проведены физико-химические исследования содово-соленых озер Внутренней Монголии – Луу Нуур (41 ^о 41 ′ 463 ″ с.ш., 115 ^о 18 ′ 203 ″ в.д.) и Эжийн Нуур (45 ^о 14 ′ 951 ″ с.ш., 116 ^о 31 ′ 596 ″ в.д.), представленные в таблице 1 (пробы отбирались в августе 2010 г.). Значения рН воды в исследованных озерах находились в щелочной области 7,3 и 8,94, соответственно. Высокое содержание солей в содово-соленых озерах (1,18 и 9,04 г/дм³) обусловлено характером их водно-солевого питания (в основном за счет атмосферных осадков) и климатическими условиями региона, которые определяются его территориальным местоположением. Резко-континентальный климат аридной зоны отличается выпадением небольшого количества осадков. Тип вод этих озер обусловлен в первую очередь процессом углекислотного выщелачивания силикатных пород с водосборной площади метеорными водами. В гидрохимическом отношении высокая щелочность означает удаление прежде всего кальция как макрокомпонента. Доминирующим катионом становится натрий, а анионами служат карбо-нат/гидрокарбонат и хлорид-ионы примерно в равной пропорции, создающие в зависимости от минерализации более или менее мощную буферную систему. Присутствует также сульфат, концентрация которого сильно варьирует в содово-соленых озерах [1, 2].

Максимальные количества определяемых ионов были зафиксированы в озере Эжийн Нуур, что и объясняет высокую минерализацию в данном озере. По результатам сравнительного анализа анионного состава, исследуемые озера отнесены к содово-соленым, так как в них зарегистрировано большое содержание ионов хлора 494,03 мг/дм3 (оз. Луу Нуур) и 32955,65 мг/дм3 (оз. Эжийн Нуур). По катионному составу преобладали ионы натрия, его концентрация варьировала от 408 до 25000 мг/дм3, а в сочетании с высокими значениями ионов карбоната и гидрокарбоната придают щелочной характер воде изучаемых озер. Содержание остальных катионов было значительно ниже содержания ионов натрия (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические показатели воды содово-соленых озер Внутренней Монголии, мг/дм3

М – минерализация

Основной живой компонентой в экстремальных условиях содовых и содово-соленных озер является алкалофильное, галоалкалофильное микробное сообщество. Так как высокие значения рН и минерализации ограничивают развитие высших форм растений и животных. В содовых водоемах не происходит накопления органического вещества и, следовательно, сообщество должно обладать всеми основными функциональными группами организмов, обеспечивая замкнутый цикл веществ [1].

Распространение алкалофильных и галоалкалофильных бактерий-деструкторов органического вещества было изучено в воде и донных осадках исследуемых озер. Определены численности протеолитических, целлюлолитических и амилолитических бактерий в различных пробах (табл. 2).

Максимальная численность бактерий-деструкторов в озерах, кл/мл

Таблица 2

Среди исследуемых групп бактерий-деструкторов наиболее многочисленными были протеолитические бактерии. Преобладание данной группы бактерий, скорее всего, связано с широким распространением легкогидролизуемого субстрата. Их численность в водной толще изучаемых озер составляла 104-106 кл/мл, в донных осадках – до 109 кл/мл. Количество целлюлозоразлагающих бактерий в воде и донных осадках на 2-3 порядка ниже, чем протеолитиков. Максимальное число целлюлолити-ков не превышало 107 кл/мл. Численность амилолитиков в исследуемых озерах выше, чем целлюло-литиков. Учет численности амилолитических бактерий выявил от 104 до 108 тыс. кл/мл. Сравнительный анализ показал, что и в воде, и в донных осадках анаэробных клеток протеолитиков и амилоли-тиков было больше, чем аэробных.

Озера различаются по гидрохимии, на их химический состав влияют усиленное испарение вод, что связано с высокой солнечной инсоляцией в этих широтах, процесс вымораживания вод в зимнее время и принос химических элементов с атмосферными осадками. Изучение гидрохимических характеристик содово-соленых озер позволило выявить, что полученные нами данные по химическому составу воды соотносятся с таковыми в других содовых и содово-соленых озерах мира – оз. Магади (Африка), озера Тывы [3-5], что заключалось в следующем:

• -    в исследуемых озерах по катионному составу преобладают ионы натрия;

• -    среди анионов ведущее место принадлежит ионам хлора.

Микробиологические исследования показали, что в исследуемых озерах широко распространены алкалофильные и галоалкалофильные бактерии-деструкторы, чья геохимическая деятельность влияет на формирование состава вод в этих водоемах. Микробные сообщества являются практически единственным живым компонентом в данных экстремальных экосистемах и проводят продукционные и деструкционные процессы, тем самым осуществляя круговорот основных биогенных элементов.