Микрозональное распределение целлюлолитических бактерий в донных отложениях cодового оз. Хилганта (Юго-Восточное Забайкалье)

Микробиологические исследования, проведенные в содово-соленых озерах разных континентов, показали, что в них активно функционирует алкалофильное микробное сообщество [1]. Послойное распределение различных групп микроорганизмов в донных осадках остается малоисследованным. Поэтому для изучения особенностей круговорота вещества в озерах представляет интерес исследование вертикального распределения микроорганизмов в донных отложениях озер.

Донные отложения водных систем являются местом активной деятельности микроорганизмов. Это связано с благоприятными абиотическими условиями среды для аэробных и анаэробных, фототрофных и хемотрофных, автотрофных и органотрофных прокариот. Во-первых, в донных осадках концентрируются органические и неорганические вещества, которые служат субстратами роста и биогенными элементами для развития. Во-вторых, донные отложения водных систем характеризуются относительно постоянной влажностью. В-третьих, в осадках наблюдается формирование окисленных и восстановленных зон. Донные осадки стратифицированы по физико-химическим свойствам. Они содержат неодинаковое количество питательных субстратов и поэтому представляют собой чрезвычайно сложную динамическую систему, открывающую возможность для развития разнообразных видов микроорганизмов. Различные группы микроорганизмов в силу физиологических особенностей (типа обмена ве- ществ, специфичность используемого субстрата, конкурентных и метаболических взаимоотношений) занимают строго определенные экологические ниши [2]. По своей физической структуре осадки приближаются к почвам, поскольку основным их компонентом является твердая органоминеральная фаза. С другой стороны, донные осадки находятся в неразрывной связи с водной толщей озера [3].

Озеро Хилганта (50 ^о 42 ′ 535 ″ с.ш., 115 ^о 06 ′ 086 ″ в.д.) расположено в мелкосопочной степной зоне Южного Забайкалья на водоразделе между реками Онон и Ага на высоте 668 м над уровнем моря в 8 км к северу от села Кун-кур Агинского Бурятского округа. Озеро округлой формы, чуть вытянуто с северо-востока на юго-запад. Максимальные размеры озера составляют 150 х 120 м, общая площадь водного зеркала – 1,8 кв. км, максимальная глубина – 0,7-0,8 м. В зависимости от метеорологических условий глубина озера изменяется. В засуху на акватории озера остаются отдельные лужи, глубина которых составляет 0,05-0,10 м. В период дождей озеро с северной стороны частично опресняется. Дно озера блюдцеобразное и илистое. Поверх ила дно покрыто кожистым цианобактериальным матом толщиной до 20-30 мм с хорошо выраженной слоистостью. Вода в озере соленая и прозрачная. Водно-солевое питание озеро получает за счет атмосферных осадков и вод поверхностного стока [4].

Целью данной работы было изучение физико-химических условий среды обитания и вер- тикального распределения бактерий-деструкторов органического вещества в донных отложениях оз. Хилганта.

Объекты и методы исследования

Пробы для проведения физико-химических и микробиологических исследований были отобраны в оз. Хилганта в апреле 2009 г. Исследования проводили в донных осадках по микрозонам до 10 см с интервалом 2 см.

Для получения структурно-ненарушенных слоев донных отложений отбор проб по горизонтам проводился при помощи стерильного пробоотборника.

Физико-химические показатели воды измеряли in situ с помощью портативных приборов: температуру – сенсорным электротермометром Prima (Португалия), кислотность среды (рН) – потенциометрическим рН-метром рНер2 (Португалия), значения общей минерализации – тес-тер-кондуктометром TDS – 4 (Сингапур).

Учет численности жизнеспособных клеток микроорганизмов проводили методом предельных разведений на элективных средах. Среды предварительно стерилизовали при 1200С в течение 20 минут.

Культивирование целлюлолитических бактерий, использующих в качестве основного источника углерода целлюлозу, проводили на жидкой среде следующего состава (г/л):

• I.    Раствор биогенных элементов –

КН 2 РО 4 – 0,33

MgCl 2* 2Н 2 О – 0,33

NH 4 Cl – 0,33

КCl – 0,33

Раствор микроэлементов по Витману – 10 мл.

• II.    Минеральный фон получали смешением первого раствора с раствором NaCl, равной солености изучаемого озера. Значение рН устанавливали добавлением бикарбонат/карбонатной смеси в соответствии со щелочностью озера.

Аэробные бактерии культивировали в пробирках, заполненных на одну треть средой, закрытых ватными пробками; анаэробные микроорганизмы – в пробирках, заполненных средой доверху и закрытых резиновыми пробками.

Рост целлюлолитических бактерий учитывали визуально по разложению фильтровальной бумаги [5].

Результаты и обсуждение

Измерения физико-химических показателей воды в озере были проведены с целью выявления условий среды обитания микроорганизмов. Озеро Хилганта по значениям минерализации и рН относится к широко распространенной на территории Забайкалья группе содово-соленых озер. Значения общей суммы солей в озере со- ставляли 30 г/л, кислотности среды – 9,0. Температура воды в период исследований озера была равна 6,20С.

Наличие органических и минеральных веществ в воде и донных отложениях озера Хил-ганта благоприятствует широкому распространению различных физиологических групп микроорганизмов. В донных отложениях оз. Хилганта определено вертикальное распределение целлюлолитических бактерий, участвующих в разложении органического вещества (ОВ) (табл. 1).

Таблица 1 Численность различных физиологических групп бактерий в озере Хилганта по слоям, кл/мл

Слой, см	Проба	Целлюлолитические бактерии, кл/мл
		Аэробы	Факультативные анаэробы
0-1	ил	104	103
1-2	ил	104	103
2-4	ил	103	103
4-6	ил	103	103
6-8	ил	103	105
8-10	ил	102	106

В донных отложениях озера общее количество бактерий варьировало от 102 до 106 кл/мл. Максимальные количества аэробных целлюлолитиков выявлены в поверхностных слоях озера до 104 кл/мл. Максимальные количества факультативноанаэробных целлюлотиков выявлены в нижних слоях исследуемых проб от 105 до 106 кл/мл. Наличие высокой численности микроорганизмов указывает на преобладание в илах озера легкоусвояемого органического вещества и предопределяет его деструкцию в этой водной экосистеме.

Исследования, проведенные по изучению вертикального распределения целлюлолитических бактерий – деструкторов органического вещества в илах оз. Хилганта, показали достаточно большое разнообразие численности микроорганизмов. Наибольшее количество аэробных микроорганизмов целлюлолитической группы выявлено в поверхностных горизонтах исследуемых проб, факультативно-анаэробных микроорганизмов в нижних слоях. Эти результаты показывают, что микроорганизмы-деструкторы играют важную роль в круговороте углерода и других биогенных элементов в донных осадках озера Хилганта (Юго-Восточное Забайкалье).