Химия донных осадков и разнообразие микробного сообщества соленого озера Борзинское (Забайкалье)

CHEMISTRY OF SEDIMENTS AND DIVERSITY OF MICROBIAL COMMUNITIES

IN THE SALT LAKE BORZINSKOE (TRANSBAIKALIE)

Abidueva Еlеna Yu. , Doctor of Biological Sciences, Microbiology Laboratory, Institute of General and Experimental Biology SB RAS

6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

Bazarov Sokto M. , postgraduate, Institute of General and Experimental Biology SB RAS

6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

Batobolotova Badarma B. , postgraduate, Buryat State University

24a, Smolina, Ulan-Ude, 670000, Russia

Buryukhaev Savely P. , candidate of biological sciences, senior researcher, Institute of General and Experimental Biology SB RAS

Озеро Борзинское находится в 24 км к юго-западу от г. Борзя, ограничено с запада плоскими сопками Хара Ундур и Убур-Толгой, с востока – холмистыми увалами Давасу-Толгой. Озеро лежит в пониженной части замкнутой котловины, имеет эллипсообразную форму, вытянутую с юго-запада на северо-восток, общая площадь непостоянна и меняется в зависимости от метеоусловий. Озеро является мелководным и характеризуется небольшой площадью водного зеркала (около 2,2 км²), щелочной водой со значениями рН 9,29–9,4, по содержанию растворенных солей относится к соленым с минерализацией от 204 до 382 г/ дм³ (табл. 1). По ионному составу воды озеро относится к хлоридно-карбонатно натриевому типу.

Изучение ионно-солевого состава воды исследуемого озера показало, что преобладающим катионом является ион натрия, концентрация которого составляла 94,4 г/ дм³ (табл. 2).

Морфометрические и физико-химические показатели оз. Борзинское

Таблица 1

Дата отбора	S, км2	h, м	Т, 0С	pH	М, г/дм3	Eh, мВ
июль, 2002	2,2	0,3	н. д.	9,4	382,8	н. д.
август, 2014	н. д.	н. д.	23,1	9,29	204	-291

S – площадь, h – глубина, н. д. – нет данных

Ионно-солевой состав воды озера Борзинское, г/ дм

Таблица 2

СО3 2-	НСО 3	К +	Na+	SO 4 2	Сl-	Ca 2+	Mg2
55,8	5,51	0,77	94,4	31,9	69,1	0,02	3,93

По анионному составу установлено доминирование хлорид-ионов. Содержание хлорид-ионов в воде озера Борзинское составляло 69,1 г/ дм³ . Высокие концентрации данного иона в воде озера объясняются его высокой миграционной способностью, которая определяется отсутствием биохимического барьера (микроорганизмы и растения их не потребляют, а животные хотя и используют, но не связывают) и барьера растворимости (с главными катионами образует хорошо растворимые соединения). Вследствие указанных причин ионы хлора беспрепятственно мигрируют с водами. Основными источниками поступления хлорид-иона являются минералы горных пород, почв и скоплений солей. Высокая подвижность иона натрия обусловлена теми же факторами, что и у хлорид-иона. Однако в этом отношении он уступает Cl^--иону, поскольку Na⁺ может вступать в обменные реакции с поглощенным комплексом и, следовательно, выводиться из раствора, что объясняет отставание концентрации Na⁺ от Cl^- в процессе роста минерализации воды. Источником иона Na⁺ в воде являются продукты выветривания изверженных пород, залежи солей, почвы и породы. Другим источником данного иона может быть вытеснение Na⁺ как одновалентного иона из поглощенного комплекса пород и почв 2-валентными ионами Са²⁺ и Мg²⁺, что способствует накоплению его в природных водах.

В процессах продукции озера участвуют цианобактерии, представленные почти исключительно нитчатыми формами родов Oscillatoria и Phormidium . Выявлены виды Oscillatoria sp., O. brevis (Kutz.) Gom., Phormidium retzii (Ag.) Gom. и Ph. frigidum Fritsch. Скорость общего фотосинтеза в поверхностных слоях осадков достигает 201,7–336,0 мг С/м² сут. Деструкцию органического вещества осуществляют органотрофные бактерии. Численность бактерий-деструкторов в аэробных условиях варьирует в широких пределах от 10²–10³ кл в 1 см³ (целлюлозолитики) и до 10⁵–10⁹ (протеолитики). Скорость процесса сульфатредукции в донных осадках достигает 241–886 мг S/дм³ сут. Скорость метаногенеза составляет 139,68–182,64 мкл СН 4 /дм³ сут. На конечных этапах анаэробной деструкции большая часть органического вещества используется для восстановления сульфатов. Расход С_орг сульфатредукторами равен 180,9–664,7 мг С/дм³ сут., метаногенами – 300,38–392,76 мкг С/дм³ сут.

Одними из основных терминальных процессов деструкции органического вещества являются бактериальное восстановление сульфатов и образование метана. Скорость сульфатредукции в донных осадках достигает 241–886 мг S/кг сут. Скорость метаногенеза составляет 139,68–182,64 мкл СН 4 /кг сут. Балансовые уравнения и значения скоростей сульфатредукции и метаногенеза позволяют рассчитать потребление органического углерода на восстановление сульфатов и образование метана соответственно [1]. На конечных этапах анаэробной деструкции большая часть органического вещества используется для восстановления сульфатов. Расход С орг сульфатредукторами был равен 180,9–664,7 мг С/дм³ сут., метаногенами – 300,38–392,76 мкг С/дм³ сут.

Полученные результаты показывают, что микроорганизмы различных физиологических групп принимают активное участие в процессах круговорота углерода в донных осадках соленого озера Борзинское.