Основные формы микроорганизмов в рыбоводных прудах Кабардино-Балкарской Республики

Введение . Микроорганизмы являются основным звеном, связывающим население водоёмов с абиотической средой. Благодаря высокой скорости размножения, бактерии способны за короткий срок создать большое количество бактериального белка, играющего важную роль в балансе органического вещества в водоёмах и легкоусваиваемого животными организмами, особенно на ранних стадиях онтогенеза. Изучение и анализ развития бактериального населения водоёмов, определяемого конкретными условиями и особенностями их хозяйственного использования, поможет вскрыть общие закономерности протекания в них бактериальных процессов и оценить степень влияния этих процессов на экологическое состояние водоёмов и их рыбопродуктивность [1, 2].

Бактерии и другие микроорганизмы, обитающие в толще воды, могут существовать либо в виде свободноплавающих одиночных клеток либо в агрегированном состоянии. Агрегированные микроорганизмы связаны с частицами детрита и минеральной взвеси или образуют микроколонии. Существует мнение о высокой активности агрегированных микроорганизмов по сравнению со свободноплавающими.

Цель исследований . Изучение влияния формы существования бактериальных клеток на трофические элементы водных экосистем.

Материалы и методы исследований . Исследования проводились в разные сезоны 2008–2010 гг. на прудах, расположенных в трех основных фенолого-экологических зонах Кабардино-Балкарской Республики, – горной, предгорной и степной. Изучаемые водоёмы представляют цепочку из трех связанных между собой водоёмов – трофного, эвтрофного и высокотрофного. На фоне этих данных анализ агрегированности бактериопланктона представляет научный интерес.

В настоящей работе представлены результаты микроскопического изучения частиц детрита, численности агрегированных бактерий и общего количества бактериопланктона в рыбоводных прудах, редко различающихся по уровню продуктивности.

Пробы воды для анализов отбирались на двух-трех участках пруда. Общую численность бактериопланктона микроколоний и частиц детрита определяли прямым микроскопическим счетом на мембранных ультрафильтрах марки HUFS «Synpor-6» (диаметр пор 0,4 мкм) по методу Разумова [5]. Для счета использовали микроскоп МБР-3 при увеличении 1350. Размеры частиц определяли окулярным винтовым микрометром МОВ-1-15.

Результаты исследований и их обсуждение . В исследованных рыбоводных прудах содержание взвешенных частиц детрита заметно различалось. Их количество в пробах из прудов горной зоны колебалось от 0,03 до 0,15 млн частиц/мл, составляя в среднем 0,05 млн частиц/мл. Более высокое содержание частиц было в прудах предгорной зоны – 0,11 млн частиц/мл при колебаниях от 0,05 до 0,21, максимальное в прудах степной зоны – 0,12–0,86 при средней численности 0,17 млн частиц/мл. Во всех рыбоводных прудах низкая концентрация детритных частиц (0,02–0,10 млн частиц/мл) отмечена в зимнее время, более высокая (0,06–0,20 млн частиц/мл) – в весенний, летний и осенний периоды (рис. 1–3).

Рис. 1. Количество частиц детрита в воде рыбоводных прудов в предгорной (1), горной (2), степной (3) зонах в разные сезоны года: I – зима; II – весна; III – лето; IV – осень

Рис. 2. Процент встречаемости частиц взвеси различных линейных фракций в воде рыбоводных прудов в горной (I), предгорной (II), степной (III) зонах : 1 – до 10 мкм, 2 – от 10 до 50, 3 – свыше 50 мкм

Рис. 3. Количество агрегированных бактерий, выраженное в процентах от общего количества бактериопланктона в воде рыбоводных прудов горной (а), предгорной (б), степной (в) зонах в разные сезоны года: I – зима; II – весна; III – лето; IV – осень

При этом в рыбоводных прудах горной зоны содержание частиц в течение всего безледнего периода сохранялось примерно на одном уровне, а в степной было максимальным в летнее время. Подобная сезонная динамика количества частиц хорошо согласуется с результатами многолетних наблюдений за содержанием массы сестона в этих рыбоводных прудах. Хотя, как правило, в рыбоводных прудах предгорной зоны максимальное содержание сестона приурочено к летним месяцам (июль, август), а в период наблюдений максимум зарегистрирован в мае. Приведенные в настоящей работе результаты микроскопического подсчета частиц детрита хорошо согласуются с результатами гравиметрического определения массы сестона, также показавшими максимальное содержание сестона в рыбоводных прудах предгорной зоны в весенний период.

Для исследованных водоёмов были получены близкие средние величины линейных размеров частиц детрита: 12,1 ± 0,67 мкм – горная зона, 13,01 ± 1,53 – предгорная, 14,2 ± 2,05 мкм – степная (табл.).

Численность микроорганизмов, количественный и размерный состав частиц взвеси в воде исследованных рыбоводных прудов (среднее за 2008–2010 гг.)

Эколого-фенологическая рыбоводная зона	Коли чество бактериопланктона, млн кл/мл	Количество частиц взвеси, млн ч/мл	Линейные размеры частиц взвеси, мкм	Количество бактерий на частицах взвеси, млн кл/мл	Количество бактериопланктона 1 части взвеси, кл/мл частиц	Количество микроколоний, млн/мл	Количество бактерий в микроколониях, млн кл/мл	Агрегированные бактерии, % от общего количества
Горная	1,18 ± 0,09	0,04 ± 0,05	11,5 ± 0,71	0,30	11,95 ± 0,75	0,02 ± 0,003	0,19 ± 0,05	41 ± 51
Предгорная	2,24 ± 0,19	0,11 ± 0,07	13,01 ± 1,52	0,76	18,54 ± 1,61	0,019 ± 0,002	0,31 ± 0,16	59 ± 81
Степная	4,67 ± 0,21	0,17 ± 0,04	14,2 ± 1,97	0,03	16,0 ± 1,45	0,037 ± 0,029	0,62 ± 0,24	58 ± 63

В основном в детрите исследованных рыбоводных прудов преобладали частицы с линейными размерами, близкими к 10 мкм (50–53 %), частицы с размерами 11–49 мкм составляли 40–48, частицы с размерами более 50 мкм встречались редко (2,5–5 %) (см. рис. 2). Наблюдения за изменением линейных размеров частиц показали, что в воде рыбоводных прудов (горная зона) во все периоды исследования преобладали частицы размером 9–12 мкм, т.е. существенных сезонных различий отмечено не было. Для предгорной и степной зоны было характерно заметное снижение размеров частиц в зимний период.

Общая среднегодовая численность бактериопланктона в рыбоводных прудах горной, предгорной и степной зоны составила соответственно 1,2; 2,2; 4,5 млн кл/мл (табл.). Эти данные согласуются с известными для рыбоводных прудов горной зоны концентрациями бактериопланктона [3]. Из этого количества с частицами детрита было ассоциировано в предгорной зоне 0,29 млн кл/мл, а в прудах предгорной и степной соответственно 0,98 и 2,03 млн кл/мл. Для прудов горной зоны пределы колебаний ассоциированных бактерий составили 0,19–0,87 млн кл/мл, для прудов предгорной зоны – 0,58–2,19, степной 0,78–6,59 млн кл/мл. С одной детритной частицей в среднем для исследований водоёмов было ассоциировано от 12 до 19 бактерий.

Наряду с бактериями, ассоциированными с частицами детрита, в воде исследованных прудов обнаружены бактериальные агрегаты, представленные микроколониями, содержащие в среднем по 9–19 клеток. На долю колоний с такой численностью бактерий приходилось около 58 % от общего числа учтенных колоний. Микроколонии, содержащие свыше 21 клеток, составляли 31 %, а свыше 31 – 11 % от общей численности колоний. Численность колоний составила в рыбоводных прудах горной зоны 0,01 млн кл/мл, предгорной – 0,019, степной – 0,037 млн кл/мл, а общая численность бактерий в них соответственно 0,19; 0,30; 0,58 млн кл/мл.

Выводы

В исследованных нами рыбоводных прудах агрегированные бактерии составляли в среднем 40–58 % от общего количества учтенного бактериопланктона с выраженными сезонными колебаниями от 25–35 %, а в подледный период до 38–79 % в остальные сезонные года.

В группе агрегированных бактерий преобладали бактерии, ассоциированные с детритными частицами. На их долю в горной зоне приходилось до 58 %, а в предгорной и степной 78 % от общего количества агрегированных бактерий.

Таким образом, на фоне имеющихся немногочисленных и достаточно противоречивых данных о степени агрегированности бактериопланктона в различных водных экосистемах приведенные в настоящей работе материалы позволяют считать, что в рыбоводных прудах на высоком уровне трофи (от мезотрофного до высокоэвтрофного). Значительная часть (как правило, больше половины) учитываемых методом прямого счета бактерий ассоциирована с частицами детрита либо агрегирована в виде бактериальных микроколоний.