Развитие цианобактериальных матов и концентрации хлорофилла а в термальных источниках Алла и Уро (Бурятия) в зависимости от температуры

Цианобактерии являются единственной группой бактерий, содержащих хлорофилл а , характерный для фотосинтетических эукариотных организмов [1]. Данные по содержанию хлорофилла а дают достаточно полную информацию о функциональной активности микроорганизмов в фитопланктоне, так как они связаны с величинами первичной продукции и биомассой цианобактерий [2].

Цель работы – изучение содержания хлорофилла а в цианобактериальных матах термальных источников Бурятии (Алла и Уро) зависимости от температуры.

Объекты и методы исследования

Исследования термальных источников Алла и Уро были проведены в августе 2013 г. Гидротерма Алла имеет несколько выходов у подножия Баргузинского хребта (Курумканский район, Бурятия), Уро – Икатский хребет (Баргузинский район, Бурятия). Пробы для гидрохимических и микробиологических исследований гидротермы Алла были отобраны на 6 станциях, Уро – на 4.

Температуру измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия). Для определения содержания хлорофилла а пробы матов отбирали пробочным сверлом площадью 1 см² и фиксировали глицерином. Содержание хлорофилла а (С) определяли спектрофотометрическим методом, основанным на анализе спектра поглощения раствора пигментами [3]. Расчеты производили по формуле:

С = 13,9 ОП665 ∙V/1∙1/S∙10, где С – концентрация хлорофилла а (мг/м2), V – объем экстракта, мл, S – площадь сверла, см2, 1 – толщина кюветы (1 см.).

При переходе от концентрации хлорофилла а к биомассе (Вс), выраженной в единицах углерода, использовали пересчетный коэффициент 15 [4]:

Вс =15 Chl a , где Chl a – концентрация хлорофилла а .

Результаты и обсуждение

Важнейшими факторами, влияющими на рост и распространение микробного сообщества, являются физикохимические показатели среды обитания, в том числе и температура. На выходе источника Алла зафиксирована максимальная температура (60,5оС), которая далее по изливу уменьшается (табл.). На станциях, где отмечены высокие значения температуры воды (57-60оС), рост и развитие цианобактериальных матов ограничены, развиваются тонкие маты рыхлой структуры. Однако при понижении температуры до 36-41оС наблюдается более активное формирование матов, вплоть до образования четырехслойных плотных структур желто-зеленого цвета. Цианобактерии в этих матах развиваются в верхних слоях, а в толще расположены пурпурные и зеленые фотобактерии. При дальнейшем понижении температуры до 34оС встречаются серные маты рыхлой структуры. При смешении термальных вод источника и вод р. Алла и сильном течении понижается температура воды до 16,2оС и наблюдаются плотные бледно-зеленого цвета пучкообразные обрастания на камнях.

Для термального источника Уро развитие структурированных цианобактериальных матов происходит при более высоких значениях температуры, чем в источнике Алла (табл.). На всех станциях источника наблюдаются плотные, многослойные обрастания. На выходе источника при температуре 60оС развивается двухслойный нежный мат желто-зеленого цвета. При температуре 65,5оС источника развивается слоистый мат желтозеленого цвета уже более плотной текстуры. Ниже по ручью при снижении температуры до 50оС развивается широкое поле двухслойных матов, где верхний слой желтого цвета, нижний – темно-зеленый (рис. 1). На следующей станции источника Уро с температурой 65,5оС по краю ручья развивается плотный слоистый мат зеленого цвета.

О массовом развитии цианобактерий в микробных матах термальных источников указывает высокое содержание хлорофилла а, поскольку высокие температуры ограничивают развитие эукариотных микроорганизмов. В микробных матах источника Алла концентрация хлорофилла а варьирует от 0,68 до 11,44 мг/мл (табл.). Максимум содержания данного пигмента отмечен на станции №2 с температурой воды 41,6^оС. При этом биомасса цианобактерий достигает 171,6 мг/л. При повышении температуры до 57^оС и выше концентрация хлорофилла а снижается до 0,68 мг/мл. Полученные значения биомассы прямо пропорциональны концентрациям хлорофилла а . В отличие от гидротермы Алла, микробные маты термального источника Уро имеют более высокое содержание хлорофилла а – 4,68-15,78 мг/мл. Максимальная концентрация хлорофилла а в микробных матах обнаружена на станции с температурой воды 60^oС и биомасса цианобактерий достигает 236,70 мг/мл.

Рис. 1. Цианобактериальный мат источника Алла, станция № 2

Рис. 2. Цианобактериальный мат источника Уро, станция № 2а

О.П Дагурова и др. Оценка гидрохимических и микробиологических показателей воды прибрежной зоны оз. Байкал

Таблица

Средние значения содержания хлорофилла а и биомассы в цианобактериальных матах термальных источников Алла и Уро

Таким образом, исследования показали, что наиболее значительной биомассы цианобактерии достигают в микробных матах гидротермы Алла при температуре 34-41,6оС, а в гидротерме Уро при более высоких значениях – 50,4-65,5оС.