МОРСКАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 551.468.6:579.68
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БАКТЕРИОПЛАНКТОНА И БАКТЕРИОБЕНТОСА В АМУРСКОМ ЛИМАНЕ И ПРИЛЕГАЮЩИХ МОРСКИХ АКВАТОРИЯХ
© 2015 г. Е. А. Каретникова, Л. А. Гаретова
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, Хабаровск e-mail: micro@ivep.as.khb.ru Поступила в редакцию 24.04.2014 г., после доработки 10.11.2014 г.
Приводятся данные по численности, эколого-трофической структуре бактериопланктонных и бак-териобентосных сообществ Амурского лимана и прилегающих акваторий в июне 2007 г. в сопоставлении с результатами исследований аналогичного периода 2006 г. Показано, что межгодовая изменчивость численности бактериопланктона определяется водностью р. Амур. По данным корреляционного анализа выявлены отрицательные зависимости численности бактериопланктона, бактериобентоса, эколого-трофических групп в их составе от солености воды и прямые связи данных биотических компонентов с содержанием органических веществ (ОВ) в воде и донных отложениях. Качество вод по комплексу микробиологических показателей изменялось от III—IV классов в 2006 г. до II—III классов в 2007 г. Высокие значения общей численности бактериобентоса (109— 1010 кл/г сырого грунта) являются результатом функционирования маргинального фильтра, а не прямого загрязнения лимана.
DOI: 10.7868/S0030157415050056
ВВЕДЕНИЕ
Эстуарии являются одними из самых продуктивных, но в то же время одними из наиболее уязвимых зон Мирового океана. Это связано не только с возрастающим непосредственным антропогенным воздействием на данные экосистемы, но и поступлением значительных количеств различных загрязняющих веществ с речными водами. Устьевые области рек и примыкающие к ним прибрежные воды являются фильтром взвешенных и растворенных веществ, препятствующим поступлению последних в открытое море. Именно зоны смешения пресных и соленых вод определяют работу так называемых маргинальных фильтров (МФ), задерживающих значительную часть органического вещества (ОВ), поступающего с речным стоком [14, 1].
Важную роль в трансформации ОВ в данных зонах наряду с физико-химическими играют биологические процессы (ассимиляция растворенного ОВ фитопланктоном, трансформация ОВ животными-фильтраторами, утилизация ОВ микроорганизмами). Исследованию микробного компонента прибрежных зон и маргинальных фильтров уделяется все больше внимания, поскольку бактерии, одними из первых реагируя на изменения в окружающей среде, являются индикаторами экологического состояния водных систем, а также осуществляют процессы трансформации и утилизации всего многообразия ОВ [17, 18, 29, 4]. Микробные комплексы в эстуариях
формируются не только за счет речных и морских микроорганизмов, но и за счет микроорганизмов, поступающих с терригенным стоком, и имеют более богатый видовой состав по сравнению с сопряженными экосистемами [29, 31]. Изменяющаяся соленость, концентрация биогенных элементов и состав ОВ оказывают значительное влияние на численность, структуру и активность бактериопланктона [31, 33, 37].
В Амурском лимане осаждается около 90—95% взвешенного, 40% растворенного природного вещества и антропогенных загрязнителей, накапливаются максимальные количества ОВ [9]. Роль Амурского лимана как зоны действия МФ возрастает в связи со значительным антропогенным воздействием, которое испытывает в последние десятилетия Амур. Это связано с деятельностью промышленных предприятий России и Китая, загрязнением коммунально-бытовыми стоками, а также зарегулированием стока таких крупных притоков, как Зея, Бурея, Сунгари. Анализ карбонатной системы Амурского лимана подтвердил, что речная часть лимана является гетеротрофным бассейном, где происходят интенсивные процессы деструкции ОВ [13]. Считается, что большая часть потока углерода проводится по донной микробной трофической сети посредством бактерий [30]. Изменения, происходящие в экосистеме р. Амур под действием природных и антропогенных факторов оказывают существенное влияние на все компоненты экосистемы
Амурского лимана и прилегающих морских акваторий, в том числе и на бактериоценозы.
В этой связи, задачей данной работы являлось исследование распределения бактериопланктон-ных и бактериобентосных комплексов в устье р. Амур и прилежащих районах моря, а также оценка экологического состояния эстуарных экосистем по микробиологическим показателям.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Пробы воды и донных отложений были отобраны в Амурском лимане, Сахалинском заливе и Татарском проливе в ходе экспедиции на НИС "Профессор Гагаринский" в первой декаде июня 2007 г. Расположение станций указано на рис. 1. На каждой станции измеряли электропроводность (соленость S, %е) поверхностной и придонной воды при помощи СТD зонда SEACAT SBE 19 plus c датчиком флюоресценции. Пробы поверхностной воды отбирали с глубины 0—0.5 м батометром Нискина объемом 5 л. Донные отложения (ДО) отбирали дночерпателем Ван-Вина (площадь захвата 0.1 м2). Содержание органического углерода (Сорг) в воде и донных отложениях определяли на анализаторе общего органического углерода (Total Organic Carbon; Shimadzu, Япония). Концентрацию хлорофилла "а" (хл "а") определяли и рассчитывали, используя стандартный спектрофотометрический метод [2, 24].
Применение традиционного метода прямого счета бактерий на мембранных фильтрах при окрашивании карболовым эритрозином [21] было обусловлено двоякой целью: возможность сопоставления результатов с уже имеющимися данными по общей численности бактерий (ОЧБ) на аналогичных станциях в 2006 г., а также для оценки качества воды по микробиологическим показателям согласно требованиям ГОСТа 17.1.3.07-82 [3]. Микробиологические посевы осуществляли непосредственно после отбора проб на борту судна. Численность эколого-трофических групп бактерий определяли на средах с различной концентрацией органических веществ (ОВ): сапротрофных бактерий (СБ) на рыбопептонном агаре (РПА), гетеротрофных бактерий (ГБ) — на среде РПА, разбавленной в 10 раз (РПА:10), олиготрофных бактерий (ОБ) — на голодном агаре (ГА). Численность фенолрезистентных бактерий (ФРБ) учитывали на среде РПА:10 с добавлением фенола в концентрации 1 г/л, нефтеокисляющих бактерий (НОБ) — на среде Раймонда с нефтью. При анализе проб воды, взятых в зонах с соленостью 10% и выше, посевы проводили на среды аналогичного состава с добавками 3% морской соли. Пробы с участков акватории, характеризующихся переменной соленостью, параллельно обрабатывались с использованием обеих модификаций
54°00' с.ш.
53°30'
53°00'
52°30'
52°00'
_141°00' 141°30' 142°00' 142°30' в.д.
Щ 1
Рис. 1. Карта — схема района работ: 1 — номера станций отбора проб воды и донных отложений в 2007 г.
сред (для воды со станций 3, 4, 7, 8, 15, 17, 18, 19 и для донных отложений со станций 3—6, 8, 9, 15, 16). Результаты подсчета выражали в численности ко-лониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов в 1 мл воды или в 1 г сырого грунта.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Известно, что главные процессы в маргинальном фильтре (МФ) идут в солоноватоводной части эстуария с соленостью 1—5%о [14]. В июне 2007 г. основной сток Амура был направлен на север, в Охотское море, с формированием стоковой линзы и Амурского течения вдоль побережья
Таблица 1. Численность бактерий в поверхностном слое воды исследуемого района в июне 2007 г.
№ станции
% С, ОЧБ, Численность микроорганизмов, КОЕ/мл ГБ/СБ
мг/л кл/мл х 106 СБ ГБ ОБ ФРБ НОБ
СБ/ОЧБ, %
Амурский лиман
1 0.036 10.1 1.63 2.6 х 102 2.2 х 103 5.3 х 103 0.5 х 102 1.0 х 102 8.5 0.016
2 0.04 10.9 1.37 0.5 х 102 9.0 х 102 1.1 х 103 1.9 х 102 0.9 х 102 18.0 0.004
3 7.7 7.8 1.47 1.8 х 102 7.0 х 102 8.0 х 103 0.1 х 102 0.7 х 102 3.9 0.012
4 9.4 8.3 0.91 1.8 х 102 3.0 х 102 4.2 х 103 0.1 х 102 1.1 х 102 1.7 0.020
5 2.6 8.4 1.02 1.7 х 102 5.7 х 103 - 0.2 х 102 1.4 х 102 33.5 0.018
6 0.82 11.3 1.08 2.8 х 102 7.5 х 102 6.0 х 102 0.4 х 102 0.8 х 102 2.7 0.026
7 18.4 6.0 0.96 0.7 х 102 7.0 х 103 3.3 х 103 0 0.2 х 102 10.0 0.007
8 26.2 4.5 0.89 1.97 х 103 3.0 х 102 0.8 х 102 0 0.3 х 102 0.5 0.221
Сахалинский залив
15 8.7 7.5 2.84 1.0 х 102 3.0 х 102 7.4 х 103 0.1 х 102 0.4 х 102 3.0 0.004
17 11.9 5.9 1.02 2.9 х 102 1.2 х 103 4.0 х 102 0.1 х 102 1.2 х 102 4.1 0.028
18 14.6 3.3 1.03 0.6 х 102 1.5 х 102 2.0 х 102 0 0.7 х 102 2.5 0.006
19 14.2 7.9 1.23 7.3 х 102 7.0 х 102 4.0 х 102 0 0.3 х 102 0.96 0.059
Татарский пролив
10* 27.9 - 0.94 0.8 х 102 4.0 х 102 0.7 х 102 - 0.3 х 102 5.0 0.008
11* 27.1 - 0.95 0 2.0 х 102 0.5 х 102 10 0.5 х 102 - 0
12* 28.3 - 0.84 0.2 х 102 1.2 х 102 0.6 х 102 0 0.3 х 102 6.0 0.002
13* 26.7 - 0.62 0.1 х 102 2.0 х 102 3.0 х 102 0 0 20.0 0.002
14* 27.4 - 0.75 0.4 х 102 2.0 х 102 0.2 х 102 0 0.7 х 102 5.0 0.005
Примечание. S,% — соленость поверхностной воды; ГБ — гетеротрофные бактерии; СБ фенолрезистентные бактерии; НОБ — нефтеокисляющие бактерии. *Учет на средах с 3% морской соли; прочерк — нет данных.
сапротрофные бактерии; ФРБ
о-ва Сахалин в Сахалинском заливе. При этом в южном направлении наблюдалось вертикальное перемешивание речных и япономорских вод [11]. Пресноводная часть МФ занимала только прибрежную юго-западную часть лимана, включая станции 1, 2, 6 (рис. 1). Содержание Сорг на станциях Амурского лимана колебалось от 4.5 до 11.3 мг/л, в Сахалинском заливе от 3.3 до 7.9 мг/л (табл. 1).
Бактериопланктон. Общая численность бактерий (ОЧБ) в первой декаде июня 2007 г. колебалась в пределах 0.62—2.84 х 106 кл/мл. Максимальные значения были отмечены ниже г. Николаевска-на-Амуре, у побережья о-ва Сахалин (р-н Рыбновска) и в Сахалинском заливе. По широтному разрезу Сахалинского залива ОЧБ в поверхностном слое воды была выше, чем в Татарским проливе (табл. 1).
Численность 3-х эколого-трофических групп с различными пищевыми стратегиями сапротроф-ных, гетеротрофных и олиготрофных бактерий в целом повторяла характер распределения ОЧБ по исследуемой акватории. Высокая численность копиотрофов, относящихся к сапротрофным
бактериям в районе о-вов Частые (ст. 8) вероятнее всего была связана с поверхностным стоком, а не с влиянием Амурских вод.
На широтном разрезе Сахалинс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.