Влияние факторов водной среды на минерализацию цианобактерий и зеленых водорослей (Республика Коми)

Автор: Митюшева Т.П., Каткова В.И., Филиппов В.Н., Тропников Е.М., Патова Е.Н.

Статья в выпуске: 2 (350), 2024 года.

Бесплатный доступ

В работе приведена характеристика кристаллических образований, формирующихся во внеклеточном полимерном веществе колониальных слизистых чехлов фототрофных микроорганизмов, обитающих на поверхности погруженных субстратов в водах рек бассейна Северной Двины на юге Республики Коми. Исследована минерализация колоний цианобактерий Gloeotrichia sp. и зеленой водоросли Chaetophora elegans. Эти микроорганизмы обитают в речных водах трех гидрохимических типов: гидрокарбонатных магниево-кальциевых - типичных для зоны тайги умеренно континентального климата; гидрокарбонатно-сульфатных магниево-кальциевых и техногенно загрязненных хлоридно-натриевых. На примере ультрапресных - солоноватых (0.2-2.8 г/дм3) вод показано, что геохимия водной среды является одним из наиболее важных факторов, влияющих на процесс биоминералообразования. Методами рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии, микрозондового анализа и ИК-спектроскопии в высушенных образцах микроорганизмов установлены кальцит, фатерит, кварц и галит. Представлены морфологические особенности микроминералов. Кристаллы и агрегаты карбоната кальция формируются в пределах экзогенных слизистых образований колоний водорослей и цианобактерий. Изотопный состав углерода карбонатов ( 13C -7.5 и -3.8 ‰ PDB) указывает на их биогенную природу. Образование минеральных фаз, морфологические особенности кристаллов и степень биоминерализации колоний микроорганизмов обусловлены и физико-химическими параметрами водной среды. Оценены возможности хемогенного карбонатообразования.

Еще

Химический состав вод, водоросли, цианобактерии, минералообразование, карбонат кальция, республика коми

Короткий адрес: https://sciup.org/149145211

IDR: 149145211 | DOI: 10.19110/geov.2024.2.3

Список литературы Влияние факторов водной среды на минерализацию цианобактерий и зеленых водорослей (Республика Коми)

Билан М. И., Усов А. И. Полисахариды известковых водорослей и их влияние на процесс кальцификации // Биоорганическая химия. 2001. Т. 27. № 1. С. 4—20. Bilan M. I., Usov A. I. Polysaccharides of calcareous algae and their influence on the process of calcification. Bioorganic chemistry, 2001, V. 27, No. 1, pp. 4—20. (in Russian)
Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты / С. Р. Крайнов, Б. Н. Рыженко, В. М. Швец. М.: Наука, 2004. 677 с. Geochemistry of groundwater. Theoretical, applied and environmental aspects. S. R. Krainov, B. N. Ryzhenko, V. M. Shvets. Moscow: Nauka, 2004, 677 p. (in Russian)
Герасименко Л. М., Сапова Е. В., Орлеанский В. К., Ушатинская Г. Т., Жегалло Е. А. Розанов А. Ю., Заварзин Г. А. Силицификация цианобактерий в лабораторной культуре // Кварц, кремнезем. Сыктывкар: Геопринт, 2004. С. 276—277. Gerasimenko L. M., Sapova E. V., Orleansky V. K., Ushatinskaya G. T., Zhegallo E. A. Rozanov A. Yu., Zavarzin G. A. Silicification of cyanobacteria in laboratory culture. In: Quartz, silica. Syktyvkar: Geoprint, 2004, pp. 276—277. (in Russian)
Заварзин Г. А. Микробный геохимический цикл кальция // Микробиология. 2002. Т. 71. № 1. С. 5—22. Zavarzin G. A. Microbial geochemical cycle of calcium. Microbiology, 2002, V. 7, No. 1, рр. 5—22. (in Russian)
Исаченко Б. Л. О биогенном образовании карбоната кальция // Микробиология. 1948. Т. XVII. Вып. 2. С. 118—125. Isachenko B. L. On the biogenic formation of calcium carbonate. Microbiology, 1948, V. XVII, No. 2, рр. 118—125. (in Russian)
Карпов Г. А., Жегалло Е. А., Герасименко Л. М., Зайцева Л. В., Орлеанский В. К., Самылина О. С. Биолитогенез в современных гейзеритах Камчатки. Владивосток: Дальнаука, 2016. 70 с. Karpov G. A., Zhegallo E. A., Gerasimenko L. M., Zajceva L. V., Orleanskij V. K., Samylina O. S. Biolithogenesis in modern geyserites of Kamchatka. Vladivostok: Dalnauka, 2016, 70 р. (in Russian)
Каткова В. И., Митюшева Т. П., Филиппов В. Н., Симакова Ю. С. Минеральные включения в цианобактериях из водных объектов юга Республики Коми // Вестник Кольского научного центра РАН. 2017. № 4. С. 65—71. Katkova V. I., Mityusheva T. P., Filippov V. N., Simakova Yu. S. Mineral inclusions in cyanobacteria from water bodies in the south of the Komi Republic. Bulletin of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2017, No. 4, рр. 65— 71. (in Russian)
Каткова В. И., Митюшева Т. П., Тетерюк Б. И. Особенности минерализации рдестов реки Вымь (Республика Коми) // Известия Коми НЦ УрО РАН. 2019. № 1(37), С. 69—75. DOI 10.19110/1994-5655-2019-1-69-75 Katkova V. I., Mityusheva T. P., Teteryuk B. I. Features of the mineralization of pondweeds in the Vym River (Komi Republic). Proceedings of Komi SC UB RAS, 2019, V. 1, No 37. рр. 69—75. (in Russian)
Митюшева Т. П. Техногенная гидрогеохимическая аномалия в районе Сереговского рассолопромысла (Республика Коми) // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: Науч. чтения памяти П. Н. Чирвинского: Сб. науч. ст. / Перм. гос. нац. исслед. ун-т. Пермь, 2017. Вып. 20. С. 262—269. Mityusheva T. P. Technogenic hydrogeochemical anomaly in the area of the Seregovsky brine field (Komi Republic). Problems of mineralogy, petrography and metallogeny. Scientific readings in memory of P. N. Chirvinsky: collection of articles of Perm State National Research University, Perm, 2017, Issue 20, pp. 262—269. (in Russian)
Самылина О. С., Зайцева Л. В., Груздев Д. С., Патутина Е. О., Прокин А. А. Микробиолиты содово-соленого озера Лос-Сиснес (о. Огненная Земля, Чили) // Палеонтологический журнал. 2022. № 4. С. 95—106.
Samylina O. S., Zaitseva L. V., Gruzdev D. S., Patutina E. O., Prokin A. A. Microbiolites of the soda-salt lake Los Cisnes (Terra del Fuego Island, Chile). Paleontological Journal, 2022, No. 4, pp. 95—106. (in Russian)
Цыренова Д. Д., Бархутова Д. Д., Бурюхаев С. П., Лазарева Е. В., Брянская А. В., Замана Л. В. Разнообразие цианобактерий и их участие в образовании минералов в гидротермах Баунтовской группы (Байкальская рифтовая зона) // Микробиология. 2018. Т. 87. № 4. С. 373—385. Tsyrenova D. D., Barkhutova D. D., Buryukhaev S. P., Lazareva E. V., Bryanskaya A. V., Zamana L. V. Diversity of cyanobacteria and their participation in the formation of minerals in hydrotherms of the Bauntovskaya Group (Baikal Rift zone). Microbiology, 2018, V. 87, No. 4, pp. 373—385. (in Russian)
Dhami N.K., Sudhakara R. M., Mukherjee A. Biomineralization of calcium carbonates and their engineered applications: a review // Frontiers in Microbiology, 2013. Vol. 4. P. 1—13. DOI: 10.3389/fmicb.2013.00314
Dittrich M., Obst M. Are Picoplankton Responsible for Calcite Precipitation in Lakes? AMBIO: A Journal of the Human Environment, 2004. Vol. 33(8). рр. 559—564. DOI: 10.1579/0044-7447-33.8.559
Dupraz C., Reid R. P., Visscher P. T. Microbialites, Modern. Encyclopedia of Earth Sciences Series, 2011, pp. 617—635. DOI:10.1007/978-1-4020-9212-1_195
Dupraz C. R., Reid R. P., Braissant O., Decho A. W., Norman R. S., Visscher P. T. Processes of carbonate precipitation in modern microbial mats // Earth-Science Reviews, 2009. Vol. 96. № 3. рр. 141—162. DOI:10.1016/j.earscirev.2008.10.005
Ehrlich H. Biominerals // Biological Materials of Marine Origin. Springer Netherlands, 2010. рр. 133—152.
Kamennaya N. A., Ajo-Franklin C. M., Northen T., Jansson C. Cyanobacteria as Biocatalysts for Carbonate Mineralization // Minerals, 2012. № 2. рр. 338—364. DOI: 10.3390/min2040338
Konishi Y., Tsukiyama T, Ohno K, Saitoh N, Nomura T, Nagamine S. Intracellular recovery of gold by microbial reduction of AuCl–4 ions using the anaerobic bacterium Shewanella algae // Hydrometallurgy, 2006, 81. рр. 24—29. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.09.006
Obst M., Dittrich M., Kuehn H. Calcium adsorption and changes of the surface microtopography of cyanobacteria studied by AFM, CFM, and TEM with respect to biogenic calcite nucleation, Geochem. Geophys. Geosyst., 2006. Vol. 7. № 6. рр. 1—15. DOI:10.1029/2005GC001172
Phillips A. J., Gerlach R., Lauchnor E., Mitchell A. C., Cunningham A. B., Spangler L. Engineered applications of ureolytic biomineralization: a review // Biofouling, 2013. Vol. 29. № 6. рр. 715—733. DOI: 10.1080/08927014.2013.796550
Pentecost A., Riding R. Biomineralization in lower plants and animals. Oxford: Clarendon Press, 1986. P. 73—90.
Rivadeneyra, M. A., Delgado, R., Moral, A., Ferrer, M. R., Ramos-Cormenzana, A. Precipitation of calcium carbonate by Vibrio spp. from an inland saltern // FEMS Microbiology. Ecology, 1994. Vol. 13. рр. 197—204. DOI: 10.1016/0168-6496 (94)90013-2
Qiang Shen, Hao Wei, Yong Zhou, Yaping Huang, Hengrui Yang, Dujin Wang and Duanfu Xu. Properties of Amorphous Calcium Carbonate and the Template Action of Vaterite Spheres // J. Phys. Chem. B, 2006. Vol. 110 (7). рр. 2994-3000. DOI: 10.1021/jp055063o
Yoshida N, Higashimura E, Saeki Y. Catalytic biomineralization of fluorescent calcite by the thermophilic bacterium Geobacillus thermoglucosidasius // Applied and environmental microbiology, 2010. Vol.76. № 21. рр. 7322—7327. DOI: org/10.1128%2FAEM.01767-10

Еще

Статья научная