Состояние гетеротрофного бактериопланктона прибрежья озер Святое и Белое природно-исторического парка «Косинский» (город Москва) в 2011 году

В дальнейшем систематических гидробиологических и, в частности, микробиологических исследований на этих озёрах не проводилось. Они были вновь возобновлены в 2009 г. сотрудниками кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова [4].

Сравнительная близость от промышленных районов г. Москвы и сочетание на небольшом пространстве разнотипных водоемов предоставляют широкие возможности для изучения влияния антропогенного воздействия на состояние озерных биоценозов. Известно, что гетеротрофный бактериопланктон (БП) – важный их компонент, а его основная функция – ассимиляция и трансформация органических соединений, в том числе и загрязняющих веществ антропогенного происхождения. При этом основная нагрузка по их утилизации ложится на те бактериальные клетки, которые обладают активным метаболизмом, в частности, дыхательной активностью, обычно выявляемой по их способности к восстановлению соединений тетразолия. Доля таких клеток в составе озерного БП может варьировать в широких пределах – от 9 до 47% [20]. Вместе с тем известно, что 50-70% клеток БП имеет неповрежденную клеточную мембрану, т.е. может считаться жизнеспособной [21, 31, 34]. Вопрос о том, почему относительное количество жизнеспособных клеток БП значительно превышает относительное количество клеток, проявляющих дыхательную активность, остается до сих пор открытым.

Цель исследования: оценка состояния гетеротрофного БП и его сезонной изменчивости в поверхностном слое (0,5 м) прибрежья оз. Святое и Белое в 2010-2011 гг., в частности, оценка его жизнеспособности наряду с выявлением и учетом численности активно функционирующей фракции БП. В результате впервые дана комплексная оценка современного состояния гетеротрофного БП оз. Святое и Белое, основанная на результатах, полученных с использованием современных методов микробиологического анализа.

Материалы и методы. Станции отбора проб на всех озерах располагались на расстоянии 5-10 м от береговой линии. Пробы отбирали с глубины около 0,5 м либо ежемесячно, либо раз в два месяца. Для этого использовали батометр-бутылку со стерильной склянкой объемом 250 мл. В лабораторию пробы доставляли в переносной сумке-холодильнике не позднее 2-х часов после их отбора и сразу же проводили их анализ. Для определения общей численности бактерий (ОЧБ) использовали метод эпифлуоресцентной микроскопии с окраской клеток водным раствором флуорохрома акридинового оранжевого [3].

Для учета численности бактерий с активной электронно-транспортной цепью применяли соль тетразолия – 5-циано2,3-дитолил тетразолиум хлорид (ЦТХ). Рабочий раствор ЦТХ готовили согласно [26]. Пробы воды инкубировали в присутствии ЦТХ в концентрации 5 mM в течение 4-х часов в условиях in situ. Долю ЦТХ+ бактерий рассчитывали в процентах от ОЧБ. Учет количества жизнеспособных клеток БП был основан на анализе целостности их мембран. Для определения численности клеток с поврежденными и неповрежденными (интактными) мембранами применяли набор флуоресцентных красителей LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit, L13152 [21]. Эти наблюдения выполняли с апреля по декабрь 2011 г. Долю клеток бактерий с поврежденной мембраной («мертвых») рассчитывали в процентах от суммарной численности бактерий с поврежденными и неповрежденными мембранами. Численность сапротрофных бактерий (СБ) определяли с помощью метода предельных разведений. Для этого использовали жидкую модифицированную среду Зобелла 2216Е [16] без NaCl. Определение концентрации хлорофилла а проводилось флуорометрическим методом [22] с помощью флуориметра МЕГА-25 (Россия). Пробы воды (300 мл) в течение 3-4 часов после отбора были профильтрованы через стекловолокнистые фильтры GF/F фирмы Whatman. Фильтры помещали в 90% ацетон, хлорофилл а экстрагировали при температуре +4°С в темноте в течение 18-24 часов с последующей флуорометрией экстракта.

Основные гидрохимические параметры определяли трижды: в подледный период 21.02.2011 г., после окончания весенней вспышки развития фитопланктона 26.05.2011 г. и к моменту нас-тупления гидрологической зимы – 03.11.2011 г. Определения были выполнены специалистами Аналитического центра контроля качества воды ЗАО «РОСА».

Результаты и обсуждение.

Озеро Святое располагается на восточной окраине района Косино-Ухтомский г. Москвы. Оно имеет площадь 0,08 км², среднюю глубину 3 м и максимальную глубину 5,1 м. Форма озера – округлая, со всех сторон оно окружено сфагновым болотом [2]. По химическим свойствам вода оз. Святого отличается от вод других Косинских озер: она содержит много гуминовых соединений. В период с первой декады декабря 2010 г. по первую декаду апреля 2011 г. озеро было покрыто льдом. Толщина ледяного покрова варьировала от 3 см в ноябре 2011 г. до 60 см в начале апреля 2011 г. Температура в поверхностном слое воды (0,5 м) в озере в этот период варьировала в пределах +0,1-+0,5^оС. В безледный период температура воды в оз. Святом изменялась от +5 ^оС в ноябре до +28^оС в июле 2011 г (табл. 1). Концентрация водородных ионов в поверхностном слое воды озера была близка к нейтральной, значения рН в среднем составляли 7,28. В конце мая после окончания первой апрельской вспышки массового развития фитопланктона, о чем можно судить по концентрациям хлорофилла а (табл. 1), вода в поверхностном слое оз. Святое слегка подщелачивалась – до рН 7,7 (табл. 2). Содержание кислорода в поверхностных водах озера варьировало от минимальных значений 8,4 мг/л в конце мая до 11,4 мг/л – в ноябре.

Присутствие ионов аммония в водоеме связано главным образом с процессами биохимической деградации белковых веществ. Наибольшая концентрация ионов аммония была отмечена в подледный период в феврале, она составила 0,45 мг/л (табл. 2). В мае содержание ионов аммония значительно снизилось, а к ноябрю вновь возросло до 0,076 мг/л. Нитриты как промежуточная форма окисления соединений азота, присутствовали в оз. Святом в очень малых количествах – от < 0,003 мг/л до 0,027 мг/л (табл. 2). Наибольшее их содержание обнаружено в подледный период в феврале, что, видимо, объясняется большей интенсивностью в это время процессов нитрификации. Сразу после окончания массового весеннего развития фитопланктона в начале мая, а также в начале ноября содержание нитритов было минимальным - < 0,003 мг/л. Нитраты являются конечным продуктом окисления аммония, высокие концентрации нитратов, также как и нитритов, в поверхностных водах озера были обнаружены в феврале, а минимальные – < 0,1 мг/л – в мае и в ноябре (табл. 2). Таким образом, сезонная динамика нитритов и нитратов в оз. Святом была типичной и характеризовалась максимумом в зимний период и минимумом – в летнее-осенний.

Таблица 1. Микробиологические показатели, содержание хлорофилла а , температура воды и состояние ледяного покрова в озере Святом в 2011 г.

Дата отбора проб	ОЧБ	Числен-ность СБ	ОЧБ / СБ	Численность ЦТХ+ бактерий	Доля ЦТХ+ бактерий от ОЧБ	Доля клеток с поврежденной мембраной от суммы всех клеток	Хлоро филл а	Темпера-тура воды	Тол щи-на льда
ед. изм.	млн. кл/мл	кл/мл	–	млн. кл/мл	%	%	мкг/л	о С	см
06.12.2010	3,36±0,00	2500	1344	0,07±0,00	1,93	н/д	4,21	0,1	30
14.01.2011	2,73±0,01	2500	1092	0,08±0,01	2,97	н/д	1,47	0,1	40
21.02.2011	1,86±0,00	2500	742	0,01±0,00	0,38	н/д	0,40	0,1	40
04.04.2011	2,84±0,00	25000	114	0,18±0,00	6,41	3,34	0,75	0,1	60
29.04.2011	1,15±0,00	9500	121	0,01±0,00	0,43	4,73	10,64	11	нет
26.05.2011	6,80±0,00	4500	1512	0,08±0,00	1,12	7,58	3,26	19,5	нет
28.06.2011	5,65±0,00	25000	226	н/д	н/д	13,36	9,60	27	нет
28.07.2011	2,35±0,00	95000	25	0,01±0,00	0,51	32,84	16,34	28	нет
25.08.2011	2,73±0,00	95000	29	0,89±0,00	32,48	2,08	17,10	21	нет
06.10.2011	4,01±0,01	25000	161	0,60±0,00	14,87	3,28	11,92	5	нет
01.11.2011	4,53±0,01	9500	477	0,59±0,00	13,12	3,3	11,49	6	нет
28.11.2011	6,20±0,01	2500	2478	0,14±0,00	2,32	18,42	15,33	0,5	3
28.12.2011	5,57±0,00	25000	223	0,08±0,00	1,49	7,89	44,12	0,5	5

Примечание: н/д – нет данных

Таблица 2. Гидрохимические показатели в поверхностном слое (0,5 м) водной толщи озер Святое и Белое в феврале, мае и ноябре 2011 г.

Дата отбора проб	рН	Азот орга-ниче-ский, мг N/л	Аммоний-ион, мг NH 4 /л	БПК5, мг O 2 /л	Кислород растворенный, мг/л	Нитраты, мг NO 3 /л	Нитриты, мгNO2/ л	Окис-ляемость перманганатная, мг О2/л	Фосфаты, мг PO 4 /л
озеро Святое
21.02.2011	7,19	2,3	0,45	4	8,8	0,47	0,027	13,1	0,046
26.05.2011	7,7	0,65	<0,05	2	8,4	<0,1	<0,003	6,13	0,029
03.11.2011	6,96	1	0,076	3	11,4	<0,1	<0,003	3,1	0,032
озеро Белое
21.02.2011	7,24	1,2	1,73	4,6	3,1	3,86	0,047	4,71	0,33
26.05.2011	9,11	1,1	<0,05	2,5	10,7	0,74	0,066	4,82	0,022
03.11.2011	7,58	1,7	0,52	2,4	8,8	0,22	0,038	3,7	0,14

Известно, что в водоемах, не подвергшихся эвтрофированию, развитие фитопланктона лимитируется фосфатами, однако в оз. Святом фосфаты постоянно присутствовали в поверхностных слоях водной толщи, тогда как концентрации нитратов весной и осенью были ниже предела чувствительности метода их определения (0,1 мг/л). Биохимическое потребление кислорода (БПК5) в поверхностных водах оз. Святого варьировало от 2 мг/л в мае до 4 мг/л в феврале, что позволяет охарактеризовать воды озера как загрязненные (табл. 2). При этом в водах озера в заметных количествах присутствовало легкоокисляемое органическое вещество – диапазон изменений перманганатной окисляемости в 2011 г. составил 3,1-13,1 мг О 2 /л при среднем значении 7,44 мг О 2 /л. Наибольшее значение перманганатной окисляемости было обнаружено в феврале, также как и максимальная величина БПК5.

Минимальная концентрация хлорофилла а в воде оз. Святое (0,40 мкг/л) была обнаружена в феврале, а максимальная (44,1 мкг/л) – в декабре 2011 г. (табл. 1), среднегодовое содержание хлорофилла а в озере составило 11,28 мкг/л. Всего в течение года было отмечено три пиковых значения этого показателя – в апреле (10,64 мкг/л), августе (17,10 мкг/л) и в декабре (44,1 мкг/л). По содержанию хлорофилла а воды оз. Святого можно охарактеризовать как мезотрофные в период максимальной толщины ледяного покрова – с января по начало апреля 2011 г. В период с последней декады апреля до конца декабря 2011 г. по содержанию хлорофилла а воды оз. Святое характеризуются как мезотрофные с тенденцией к эвтрофности [6].

Значения ОЧБ в поверхностном слое вод оз. Святого варьировали от минимальных (1,15 млн. кл/мл), обнаруженных в конце апреля 2011 г., в момент вспышки весеннего развития фитопланктона, до максимальных (6,8 млн. кл/мл), обнаруженных в мае, когда «цветение» фитопланктона уже пошло на спад. Сравнительно невысокие значения ОЧБ (менее 3 млн. кл/мл) были характерны для зимнее-весеннего подледного периода с январь по апрель, а также летом в июле и в августе (табл. 1). В конце мая значения ОЧБ резко возрастали до годового максимума (6,80 млн. кл/мл), однако в июле-августе численность бактерий вновь снижалась практически до январского уровня. В начале октября ОЧБ вновь увеличивалась до 4,01 млн. кл/мл и затем продолжала возрастать до 6,20 млн. кл/мл в конце ноября. В декабре 2011 г. ОЧБ несколько снижалась по сравнению с ноябрем, но все равно оставалась высокой – 5,57 млн. кл/мл. В целом за годовой период наблюдений на оз. Святом, максимумы развития гетеротрофных бактерий наблюдались в конце мая и в конце ноября, а минимумы – в феврале и апреле.

Абсолютное количество ЦТХ+ бактерий в воде оз. Святого (табл. 1) колебалось от минимальных значений (0,01 млн. кл/мл) (февраль-ап-рель-июль) до максимальных (0,89 млн. кл/мл) – в августе, при среднегодовом значении 0,21 млн. кл/мл. Доля этих бактерий от ОЧБ варьировала от 0,38% (в феврале) до 32,48% (в августе). В целом, наиболее высокая дыхательная активность гетеротрофных бактерий (если судить по количеству ЦТХ+ бактерий и величине их доли от ОЧБ) наблюдалась в оз. Святом в осенний период (с конца августа по начало ноября), при довольно высоких концентрациях хлорофилла а в воде.

Численность СБ варьировала в оз. Святом от 2500 (с декабря 2010 по февраль 2011 и в ноябре

2011 гг.) до 95000 кл/мл (в июле и августе) (табл. 1). Соотношение между ОЧБ и численностью СБ в период наблюдений колебалось от 25 (в июле) до 2478 (в ноябре) (табл. 1). Согласно ГОСТ 17.1.2.0477, если судить по средним для сезонов величинам этого показателя, вода поверхностного слоя оз. Святого в период гидрологической зимы (конец ноября-начало апреля 2011 г.) может быть охарактеризована как чистая (среднее значение соотношения ОЧБ/СБ для этого сезона составило 999), а в летний период (июль-август) при величинах соотношения ОЧБ/СБ 25 и 29 соответственно как грязная. Среднегодовое значение ОЧБ/СБ составило 657, что позволяет оценить поверхностные воды оз. Святого как загрязненные.

Доля нежизнеспособного гетеротрофного БП (т.е. «мертвых» клеток, имеющих поврежденные клеточные мембраны) от общего числа клеток (интактные клетки + клетки с поврежденной мембраной) варьировала от 2,08% (в августе) до 32,84% (в июле), при среднегодовой величине 9,68% (табл. 1). Относительное количество нежизнеспособных клеток постепенно возрастало: от 3,34% в начале апреля до 32,84% в конце июля, при наиболее высокой температуре воды в озере (280 С). В августе этот показатель резко снижался (до 2,08%) и вновь возрастал до 18,42% только к концу ноября (табл. 1). Таким образом, есть все основания полагать, что на протяжении практически всего года более 67% клеток БП сохраняло свою жизнеспособность.

Таблица 3. Микробиологические показатели, содержание хлорофилла а , температура воды и состояние ледяного покрова в озере Белом в 2011 г.

Дата отбора проб	ОЧБ	Ччис-лен-ность СБ	ОЧБ/ СБ	Численность ЦТХ+ бактерий	Доля ЦТХ+ бактерий от ОЧБ	Доля клеток с поврежденной мембраной от суммы всех клеток	Хлоро филл а	Темпера-тура воды	Толщина льда
ед. изм.	млн. кл/мл	кл/мл	–	млн. кл/мл	%	%	мкг/л	о С	см
06.12.2010	3,04±0,00	950	3196	0,06±0,00	1,85	н/д	8,75	0,1	30
14.01.2011	3,73±0,01	950	3921	0,20±0,01	5,26	н/д	3,17	0,1	35
21.02.2011	7,03±0,00	2500	2811	0,01±0,00	0,10	н/д	0,31	0,1	40
04.04.2011	3,67±0,00	9500	387	0,18±0,00	4,87	1,77	1,09	0,1	60
29.04.2011	4,15±0,00	95000	44	0,02±0,00	0,51	11,62	95,39	11	нет
26.05.2011	3,68±0,00	45000	82	0,08±0,00	2,12	10,03	3,25	19,5	нет
28.06.2011	6,29±0,01	25000	251	н/д	н/д	9,9	1,44	27	нет
28.07.2011	3,303±0,00	45000	73	0,04±0,00	1,15	14,63	6,12	28	нет
25.08.2011	2,46±0,02	95000	26	1,14±0,00	46,40	1,72	5,99	21	нет
06.10.2011	3,63±0,00	45000	81	0,40±0,00	10,71	2,33	12,74	5	нет
01.11.2011	5,65±0,01	9500	594	0,93±0,00	16,49	2,76	15,14	6	нет
28.11.2011	6,74±0,01	4500	1497	0,22±0,00	3,28	3,87	55,48	0,5	3
28.12.2011	11,52±0,01	95000	121	1,30±0,00	11,29	3,76	32,08	0,5	5

Примечание: н/д – нет данных

Озеро Белое имеет площадь 0,2 км2 и является самым глубоким (13,5 м) в Косинском Трехозерье. Оз. Белое – эвтрофный водоем, содержащий много растворенных и взвешенных органических веществ. Дно сложено илами, мощность их отложений достигает 10 м. В придонных слоях воды часто присутствует сероводород. Так же, как и оз. Святое, оз. Белое с первой декады декабря 2010 г. по первую декаду апреля 2011 г. было покрыто льдом. Толщина ледового покрова варьировала от 3 см в ноябре 2011 г. до 65 см в начале апреля 2011 г. (табл. 1). Температура в поверхностном слое воды (0,5 м) в озере варьировала от +0,1-+0,5оС в ноябре-апреле, во время периода ледостава, до 27-28 оС в июне-июле 2011 г. (табл. 3).

Концентрация водородных ионов в поверхностном слое озера была близка к нейтральной, а значения рН варьировали от почти нейтральной (7,24) в феврале до щелочной (9,11) в конце мая. В ноябре концентрация водородных ионов вновь становилась нейтральной (табл. 2). Таким образом, динамика изменений этого показателя в оз. Белом была сходна с таковой в оз. Святом, хотя подщелачивание воды в оз. Белом в мае было значительно более сильным. Содержание кислорода в поверхностных водах озера варьировало от 3,1 мг/л в конце февраля до 10,7 мг/л в мае.

Наибольшая концентрация ионов аммония в оз. Белом, также как и в оз. Святом, была отмечена в подледный период в феврале (табл. 2), однако она была значительно выше, чем в озере Святом и составила 1,73 мг/л. В мае содержание ионов аммония снизилось до < 0,05 мг/л, а в ноябре вновь возросло до 0,52 мг/л. Согласно ГОСТ 17.1.2.04-77 воды оз. Святое во время периода ледостава можно охарактеризовать как грязные, а в осенний период - как загрязненные. Содержание нитритов в оз. Белом было также выше, чем в оз. Святом и варьировало от 0,038 до 0,066 мг/л (табл. 2). Наибольшее содержание нитритов было определено в мае, сразу после окончания весеннего пика цветения фитопланктона. Максимальное содержание нитратов в поверхностных водах оз. Белое наблюдалось, также как и в оз. Святом, в феврале. Оно составило 3,86 мг/л, и было значительно выше, чем максимальная концентрация нитратов в оз. Святом (табл. 2). Концентрации фосфатов в поверхностных слоях водной толщи оз. Белое в среднем были почти на порядок выше, чем в оз. Святом (табл. 2). Максимальное их содержание в воде составляло 0,33 мг/л, и было обнаружено также в подледный период в феврале, минимальное содержание фосфатов было определено в мае - 0,022 мг/л.

Воды оз. Белое в мае и феврале 2011 г. содержали значительно меньшие количества легко-разлагаемого органического вещества по сравнению с водами оз. Святое, если судить по диапазону изменений величин перманганатной окисляемости (4,71-4,82 мг О₂/л против 13,1-6,13 мг О₂/л, табл. 2). Средняя величина перманганатной окисляемости для проб воды из поверхностного слоя воды оз. Белое составила 4,41 мг О 2 /л, что оказалось почти в 1,7 раза ниже аналогичного параметра в водах оз. Святое. Значения БПК5 в пробах из поверхностных вод оз. Белое варьировали от 2,4 мг/л в ноябре до 4,6 мг/л в феврале и существенно не отличались от таковых в оз. Святом.

Минимальная концентрация хлорофилла а в воде оз. Белое (0,31 мкг/л) была обнаружена в феврале, а максимальная (95,39 мкг/л) - в конце апреля 2011 г. (табл. 3), среднегодовое содержание хлорофилла а в озере составило 18,54 мкг/л. Всего за годовой период наблюдений было отмечено только два пиковых значения этого показателя - в конце апреля и в декабре 2011 г., они совпадали по времени с таковыми в оз. Святом. Интересно отметить, что судя по содержанию хлорофилла а, фитопланктонное сообщество в двух исследованных озерах достигало высокого уровня развития в осенне-зимний период - в ноябре и декабре 2011 г., тогда как в декабре 2010 г. ничего подобного не наблюдалось. По содержанию хлорофилла а воды оз. Белое можно охарактеризовать как мезотроф-ные в период максимальной толщины ледяного покрова - с января по начало апреля 2011 г. В последнюю декаду апреля во время вспышки весеннего цветения фитопланктона - как гиперэвтрофные, а в летний период - с мая по август как мезо-трофные, с тенденцией к эвтрофности. В осеннее-зимний период с октября по декабрь - как эвтрофные [6].

Значения ОЧБ в поверхностном слое воды оз. Белого варьировали от минимальных значений 2,46 млн. кл/мл (в августе) до максимальных значений 11,52 млн. кл/мл в конце декабря (табл. 3). Всего за годовой период наблюдений было отмечено три пиковых значения этого показателя -в феврале, июне и декабре 2011 г., они составили 7,03; 6,29 и 11,52 млн. кл/мл соответственно. Невысокие значения ОЧБ были характерны для декабря 2010 г. и летнего периода (июль-август), а в осеннее-зимний период с первой декады ноября по декабрь 2011 г. величины ОЧБ возрастали.

Общее количество ЦТХ+ бактерий в воде оз. Белого (табл. 3) колебалось от 0,01 (в феврале) до 1,30 млн. кл/мл (в декабре 2011 г) при среднегодовом значении 0,35 млн. кл/мл. Доля этих бактерий от ОЧБ изменялась от 0,1 (в феврале) до 46,40% (в августе). Высокая дыхательная активность гетеротрофных бактерий в оз. Белом наблюдалась не только в осенний период, с конца августа по начало ноября, то есть также как и в оз. Святом, но и, в отличие от оз. Святого, также и в декабре при максимальных значения ОЧБ в оз. Белом. Численность СБ варьировала в оз. Белом от 950 (в декабре 2010 и январе 2011 гг.) до 95000 кл/мл (в апреле, августе и декабре 2011 г.) (табл. 3). Соотношение между ОЧБ и численностью СБ в период наблюдений колебалось от 26 (в августе) до 3921 (в январе). Согласно ГОСТ 17.1.2.04-77, по средним для сезонов величинам этого показателя вода оз. Белого в период гидрологической зимы (с конца ноября по февраль) может быть охарактеризована как чистая (среднее значение ОЧБ/СБ для этого сезона составило 2309), а в летнее-осенний период (с апреля по октябрь) при средней величине ОЧБ/СБ равной 99 - как загрязненная. Среднегодовое значение ОЧБ/СБ составило 1006, что позволяет охарактеризовать воды поверхностного слоя оз. Белого по этому показателю, в отличие от вод оз. Святого, как чистые.

Доля клеток с поврежденной клеточной мембраной («мертвых») от общего количества клеток варьировала в оз. Святом от 1,72 до 14,63% (табл. 3). Среднегодовое значение этого показателя составило 5,31%. Доля «мертвых» клеток существенно возрастала в конце апреля, после таяния ледового покрова и достигала максимального значения (14,63%) к концу июля, при наиболее высокой температуре воды в этом озере (280С). В августе доля мертвых клеток снижалась до минимума (1,72%) и оставалась на низком уровне до конца наблюдений в декабре 2011 г.

Результаты наших годовых исследований гетеротрофного БП и концентраций хлорофилла а в озерах Святое и Белое в разные сезоны 2011 г. показывают заметную сезонную изменчивость как численности и активности бактерий, так и обилия фитопланктона. По соотношению исследованных микробиологических показателей поверхностные воды озер в зависимости от сезона варьируют от чистых до грязных, а по степени трофии – либо от мезотрофных до гиперэвтрофных (оз. Святое), либо от мезотрофных до мезотрофных с тенденцией к эвтрофности (оз. Белое).

Более ранние исследования состояния микробных ценозов Косинских озер были проведены в 1931-34 гг., их результаты отражены в трудах Косинской лимнологической станции и в публикациях С.И. Кузнецова [8-11]. Согласно этим работам, максимальные величины ОЧБ в поверхностных слоях воды оз. Белого наблюдались в период летней стагнации в июле и составляли в 1932 г. 2,672 млн. кл/мл [11] при среднегодовом значении этого показателя 1,126 млн. кл/мл. По нашим данным, в 2011 г. максимальное значение ОЧБ в оз. Белом наблюдалось в декабре и составило 11,52 млн. кл/мл при среднегодовом значении ОЧБ 5,154 млн. кл/мл. Это означает, что максимальная численность БП в оз. Белом в период с 1932 г. по 2011 гг., т.е. за 79 лет, увеличилась почти в 4,3 раза, а среднегодовая – в 4,6 раза. Сравнивая эти величины, надо иметь в виду, что по сравнению с 1932 г. методы учета ОЧБ сильно изменились. Использованная нами современная эпифлуоресцентная методика с использованием красителя-флуорохрома позволяет намного точнее определить величину ОЧБ, чем это позволял старый метод световой микроскопии с использованием в качестве красителя эритрозина. Однако в любом случае тенденция к значительному росту величин ОЧБ налицо, также как и изменения сезонной динамики этого показателя в 2011 г по сравнению с 1932 г.

По данным С.И. Кузнецова, полученным в 1932-1937 гг. для двух Косинских озер – Белого, Черного, а также для оз. Глубокого, расположенного в Рузском районе Московской области [11], максимальное количество бактерий в этих озерах наблюдается обычно в конце периода летней стагнации или во время осенней циркуляции, а наименьшее – зимой. В то же время по данным настоящего исследования в 2011 г. высокие (пиковые) значения ОЧБ на оз. Белом наблюдались в феврале, июне и декабре. В 2010 г. картина была несколько иной [4] – летний максимум ОЧБ отсутствовал (что могло быть связано с аномально жарким летом 2010 г.), а пиковые значения этого показателя были отмечены только в январе (4,76 млн. кл/мл) и в апреле (6,71 млн. кл/мл). Несмотря на эти различия, наличие зимних максимумов ОЧБ на оз. Белом в 2010 и 2011 гг. не вызывает сомнения. Они присутствовали в 2011 г. и на оз. Святом – в конце ноября и в декабре (табл. 11), хотя в 2010 г на этом озере зимнего максимума ОЧБ обнаружено не было [4]. Аналогичные особенности сезонной динамики численности БП отмечались также и зарубежными исследователями в загрязненных водоемах умеренных широт [28]. Возможно, что в случае озер Белого и Святого их загрязнение в результате высокой рекреационной нагрузки и воздействия прочих антропогенных факторов также сыграло свою роль и вызывало наблюдавшиеся нами изменения естественной сезонной динамики гетеротрофного БП, т.е. той, которая была описана С.И. Кузнецовым для незагрязненных озер. Важно отметить, что в 2011 г. численность БП в оз. Белом и Святом еще более возросла по сравнению с 2010 г. Если в 2010 г. среднегодовое значение ОЧБ в оз. Белом составило 3,09 млн. кл/мл [4], то в 2011 – уже 5,15 млн. кл/мл. Для оз. Святого увеличение среднегодового значения ОЧБ в 2011 г. не было столь заметным и составило 3.88 млн. кл/мл против 3,52 млн. кл/мл в 2010 г, что могло быть связано со значительно меньшей рекреационной нагрузкой на это озеро.

Еще больше по сравнению с тридцатыми годами прошлого века возросла в Косинских озерах численность сапротрофных бактерий. По данным С.И. Кузнецова в этот период в оз. Белом она составляла всего 154 КОЕ/мл, а в оз. Святом – 800 КОЕ/мл. Согласно нашим данным (табл. 3), в 2011 г. в оз. Белом она варьировала от 950 до 95000 кл/мл, а в оз. Святом – от 2500 до 95000 кл/мл. Даже с учетом различий в методах определения численности сапротрофных бактерий (чашечный метод у С.И. Кузнецова и метод предельных разведений в настоящем исследовании) разница более чем на два порядка величин позволяет говорить о существенном росте содержания в этих озерах концентраций лабильного органического вещества. Причина остается все той же – резкое возрастание антропогенной нагрузки на эти озера, которые в 1986 г. вошли в черту г. Москвы и активно используются многочисленным населением близлежащих районов для рекреационных целей.

Определение численности ЦТХ+ бактерий и их доли от ОЧБ нами было проведено на Косинских озерах впервые в 2010 г. [4]. Известно, что к ним относятся бактерии с активной электронно-транспортной цепью, то есть реально функционирующие в водоеме в период отбора проб [20]. Их доля в составе пресноводного БП может варьировать от 0,04 до 100% [20], однако в большинстве случаев в озерах средней полосы величина этого показателя составляет от 2,5 до 20% [30]. Это означает, что значительная часть популяции гетеротрофного БП состоит из покоящихся клеток, которые, однако, могут переходить в активное состояние, когда условия окружающей среды становятся благоприятными для их развития.

По нашим данным в 2010 г. доля ЦТХ+ бактерий в оз. Святом составляла от 2,4 до 19,2% от ОЧБ. Пики как абсолютной, так и относительной численности ЦТХ+ бактерий для этого озера были обнаружены в январе (18,2%) и в сентябре (19,2%) [4]. По результатам настоящего исследования в 2011 г. доля ЦТХ+ бактерий от ОЧБ в оз. Святом составляла 0,38-32,48%. Высокие значения абсолютной и относительной численности ЦТХ+ бактерий были обнаружены в период с конца августа по начало ноября, в остальное время численность и доля активно дышащих бактерий от ОЧБ не превышали 0,18 млн. кл/мл и 6,4% соответственно (табл. 1). Таким образом, сезонная динамика ЦТХ+ бактерий в этом озере была подвержена заметным межгодовым изменениям.

В оз. Белом доля активно функционирующих бактерий от ОЧБ в 2010 г. составила 1,863,0%, причем наибольшее количество активных бактерий было выявлено в сентябре. В 2011 г. доля ЦТХ+ бактерий от ОЧБ варьировала от 0,10 до 46,40%, а наибольшее их количество было обнаружено в августе, т.е. в близкий по сравнению с 2010 г. период времени. Сходные результаты были получены Копыловым и Косолаповым для прибрежных загрязненных участков Рыбинского водохранилища [7]. Эти авторы отмечают, что для бактериальных сообществ, развивающиеся в таких своеобразных биотопах, характерны как высокая численность, так и высокая активность, а доля ЦТХ+ бактерий в них может достигать 76,6% от ОЧБ.

Доля «мертвых» бактерий в озерах оказалась относительно невысока и в оз. Белом не превышала 15%, а в оз. Святом – 33% при среднегодовых значениях 5% и 10% соответственно. Это означает, что подавляющая часть гетеротрофного бактериального населения, обитающего в поверхностных водах этих водоемов, на протяжении всего года являлась потенциально жизнеспособной. Однако насколько оно будет проявлять дыхательную активность, то есть регистрироваться как ЦТХ+ бактерии, скорее всего, зависит от наличия благоприятных условий для развития гетеротрофного БП, в частности, присутствия лабильного органического вещества. Можно полагать, что именно такие условия создаются в озерах в период с конца августа по начало ноября, а в оз. Святом – возможно также и в зимний период, в декабре. Источником такой лабильной органики в осенний период, скорее всего, является отмирающий фитопланктон.

Проведенные нами исследования показали рост общей численности гетеротрофного бактериального населения Косинских озер за время, прошедшее с начала наблюдений на Косинской лимнологической станции, т.е. с 30-х годов прошлого века. Значительно изменилась и сезонная динамика этого показателя. Особенно резко возросла численность наиболее реактивной части гетеротрофного бактериоценоза – сапротрофных бактерий, которые наиболее быстро отзываются на все изменения окружающей водной среды. По уровню их развития воды обеих озер в летний период согласно ГОСТ 17.1.2.04-77 можно отнести к полисапробным.

Массовое развитие сапротрофных бактерий может быть связано с резко возросшей эвтрофикацией Косинских озер в период после 1986 г., когда эти озера вошли в черту г. Москвы. После этого началась массовая застройка близлежащих районов, и их население многократно возросло. Как следствие, усилилось рекреационного использование Белого и Святого озер, наиболее пригодных для этих целей. В подобных неблагоприятных для озер условиях сильного антропогенного пресса существенно возрастает значение систематических гидробиологических (в частности – микробиологических) и гидрохимических комплексных наблюдений за состоянием Косинских озер, которое уже сейчас вызывает тревогу.