МИКРОБИОЛОГИЯ, 2004, том 73, № 1, с. 105-110
= ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 579.68.017.85(285.2)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕТЕРОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ ПО АКВАТОРИИ ОЗЕРА ШИРА
© 2004 г. Т. И. Лобова*, Л. В. Листова, Л. Ю. Попова
Институт биофизики СО РАН, Красноярск Поступила в редакцию 04.12.01 г.
Исследовано горизонтальное и вертикальное распределение гетеротрофных бактерий в солоноватом оз. Шира в летний период. Показано, что выделенные микроорганизмы характеризуются способностью к росту в присутствии умеренных, а также низких температур. Доминирующими являются мезофильные бактерии, распространенные по всей акватории озера, а психротолерантные микроорганизмы преобладают в центральной части экосистемы в металимнионе и гиполимнионе. Исследована способность к росту мезофильных и психротолерантных бактерий в присутствии различных концентраций хлорида натрия. Показано, что к негалофильной микрофлоре, преобладающей в прибрежных участках озера, относятся в основном мезофильные микроорганизмы, а большинство психротолерантных бактерий способны к росту на среде с содержанием 5-10% №С1. Проведена идентификация гетеротрофных бактерий, выделенных из различных участков оз. Шира. У выделенных бактерий определена принадлежность к автохтонным и аллохтонным микроорганизмам на основе признака галотолерантности, способности к росту в условиях пониженных температур, а также систематического положения.
Ключевые слова: соленые озера, галотолерантность, мезофильные и психротолерантные гетеротрофные бактерии, автохтонные и аллохтонные микроорганизмы.
Соленые озера представляют большой интерес для исследователей в связи с целебным действием их воды. Курортное оз. Шира (республика Хакасия) по составу воды является сульфатно-хлоридно-натриевым и имеет большое значение в лечебной практике. Проблема сохранения его целебных свойств становится все более актуальной из-за антропогенной нагрузки, оказываемой на озеро. Хозяйственно-бытовые стоки курорта, содержащие микрофлору человека и животных, сбрасываются в количестве до 1 млн. м3 в год непосредственно в экосистему, что приводит к изменению химического состава воды и ухудшению санитарно-бактериологических показателей [1]. С водами реки Сон (единственный приток бессточного озера) поступают органические и минеральные вещества, а также аллохтонная микрофлора из вышерасположенных животноводческих комплексов [2], что в результате может привести к нарушению естественного биоразнообразия оз. Шира. Бактерии в присутствии токсикантов обладают способностью адаптироваться к ним, приобретая признаки, способствующие выживанию бактерий. Поэтому исследования распределения микрофлоры и ее различных свойств (например, устойчивость к антибиотикам и другим токсикантам) [3-5] могут быть одним из способов оценки степени антропогенного воздействия на экосистему.
* Адресат для корреспонденции (e-mail: lubg@ibp.ru).
Соотношение автохтонных и аллохтонных микроорганизмов в различных участках водной экосистемы может являться одним из показателей загрязненности природного водоема.
Целью данной работы являлось исследование горизонтального и вертикального распределения автохтонных и аллохтонных гетеротрофных бактерий в оз. Шира.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Отбор проб. Солоноватое оз. Шира располагается на юге Хакаской республики (Россия) (90°014' Е, 54°030' К), бессточное, в восточной части в него впадает пресноводная река Сон, дающая ему 42% водных запасов. Длина оз. - 9.35 км, ширина - 5.3 км. Отбор проб из оз. Шира производили батометром Молчанова из четырех участков: 1) ст. 1 - юго-восточная часть озера, возле устья пресноводной реки Сон; расстояние от курорта 4000 м, глубина 1.2 м; 2) ст. 3 - центральная часть; расстояние от курорта 2500 м, глубина 21 м; 3) ст. 7 - юго-западная часть оз. (курортная зона); расстояние от курорта 80 м, глубина 2.3 м; 4) ст. 8 - северо-восточная часть озера (располагающаяся в близи сельскохозяйственных полей); расстояние от курорта 3500 м, глубина 3 м.
Воды каждой из исследуемых станций различаются по концентрации ионов натрия: курорт -
Таблица 1. Характеристика доминирующих гетеротрофных бактерий оз. Шира
Систематическое положение Отношение к температуре Максимальная концентрация NaCl (%), к которой устойчивы бактерии
Pseudomonas sp. 1 Психротоле- 10
рантный
Pseudomonas sp. 2 Мезофильный 5
Pseudomonas sp. 3 Психротоле- 5
рантный
Flavobacterium sp. Мезофильный 0.05
Acinetobacter sp. 1 Мезофильный 5
Acinetobacter sp. 2 Мезофильный 10
Halococcus sp. Психротоле- 10
рантный
Escherichia coli Мезофильный 0.05
Bacillus sp. 1 Мезофильный 0.05
Bacillus sp. 2 Мезофильный 0.05
2.7 г/л; центр озера - 2.8 г/л (0.5 м), 3.7-4 г/л (10 м) и 4-5 г/л (20 м); ст. 1 - 0.6 г/л; ст. 8 - 2.8 г/л. В воде оз. Шира содержится до 22 г/л растворенных солей. Соленость оз. значительно колеблется в зависимости от глубины и сезона отбора проб, увеличиваясь от 18 г/л у поверхности до 30 г/л в придонных слоях. В оз. Шира с учетом неравномерной минерализации воды по глубине образуется стратификация, близкая к двухслойной. В эпилимнионе более высокая температура воды (15-25°С), на глубине 6-8 м - термоклин (4-17°С), в гиполимнионе -холодная вода (1.4-3°С).
Отбор проб со станций проводили в течение всего летнего периода (июнь, июль, август) в 1999 и 2000 гг. с интервалом через каждые 7-10 сут (данные по каждой станции суммировались помесячно). Из центральной части озера (ст. 3) образцы проб отбирали с глубин 0.5 м (эпилимнион), 10 м (металимнион) и 20 м (гиполимнион). Исследования проводили на полевом стационаре "Озеро Шира" Института биофизики СО РАН.
Выделение гетеротрофных бактерий. Высев проб воды проводили на среду М9 с пептоном и с добавлением агара в концентрации 20 г/л, содержащую на 1 л дистиллированной воды (г): Ка2НР04 - 6; КН2Р04 - 3; КаС1 - 0.5; 1ЧН4а - 1, пептон - 5. После автоклавирования добавляли 20% Ы§Б04 - 1 мл; 0.5% СаС12 - 1 мл [6]. Для выделения галотолерантных гетеротрофных бактерий в среду М9 с пептоном добавляли КаС1 в концентрации 0.5, 50 и 100 г/л.
Количество колониеобразующих единиц (КОЕ) гетеротрофных бактерий определяли прямым высевом проб воды на агаризованные среды после 7-14 сут инкубации. Психротолерантные
бактерии выделяли на среде М9 с пептоном при температуре 5°C, мезофильные - при температуре 25°C [7]. Галотолерантность микроорганизмов определяли методом реплик [6] на среды М9 с пептоном с разным содержанием NaCl.
Определение гетеротрофных бактерий. Изучение морфологических признаков бактерий проводили по общеизвестным методам [8]. Далее проводили тест на определение цитохромоксида-зы, а также тест на окисление-ферментацию глюкозы. Затем проводили исследование биохимических свойств идентифицируемых микроорганизмов. Идентификацию бактерий проводили по определителю Берги [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исследовано видовое разнообразие гетеротрофных бактерий, выделенных из различных участков оз. Шира. В табл. 1 приведена краткая характеристика микроорганизмов по отношению к температуре и различным концентрациям хлорида натрия в среде. Среди мезофильных и психрото-лерантных бактерий нами были идентифицированы представители следующих родов: Pseudomonas, Flavobacterium, Acinetobacter, Halococcus, Bacillus, а также Escherichia (табл. 1). Показано, что большинство выделенных бактерий относится к мезофиль-ным микроорганизмам: Pseudomonas sp. 2, Acinetobacter sp. 1, Acinetobacter sp. 2, Flavobacterium sp., Bacillus sp. 1, Bacillus sp. 2 и Escherichia coli. Бактерии, относящиеся к родам Pseudomonas и Halococcus являются психротолерантными.
Исследовано горизонтальное и вертикальное распределение гетеротрофных микроорганизмов в оз. Шира. В связи с тем, что в озере четко прослеживается температурная стратификация, при анализе проб воды на бактериальную микрофлору основное внимание уделялось мезофильным и психротолерантным бактериям. Показано, что в летний период 1999-2000 г., во всех исследуемых участках оз. Шира присутствовали как мезофильные, так и психротолерантные гетеротрофные бактерии, при этом доминирующее положение занимали мезофильные микроорганизмы (табл. 2). Наибольшее количество психротолерантных бактерий было выделено из центральной части оз. (ст. 3) и на ст. 8 (табл. 2). В курортной зоне (ст. 7), а также устье р. Сон (ст. 1) была зарегистрирована наименьшая численность таких микроорганизмов, их доля составляла не более 14.3% от общего количества гетеротрофных бактерий (табл. 2). Разница в соотношении мезофильных и психротолерантных гетеротрофных микроорганизмов в исследуемых участках оз. может быть обусловлена в первую очередь различными средними температурами в этих участках. Так, например, на поверхности в центральной части оз. Шира температура воды составляла 18-22°С, здесь преобладали мезо-
Таблица 2. Соотношение мезофильных и психротолерантных гетеротрофных бактерий, а также негалофиль-ных и галотолерантных гетеротрофных бактерий, выделенных из различных участков оз. в период 1999-2000 гг.
Номер ст. Соотношение м/п бактерий (%), 1999 г. Соотношение м/п бактерий (%), 2000 г.
июнь июль август июнь июль август
1 86/14 93/7 93/7 95/5 97/3 90/10
3 55/45 77/23 67/43 67/33 67/33 21/79
7 99/1 93/7 86/14 95/5 85/15 83/17
8 43/57 83/17 22/78 8/92 83/17 65/35
Соотношение н/с/у бактерий (%) Соотношение н/с/у бактерий (%)
1 85/15/0 90/10/0 77/23/0 92/8/0 95/5/0 74/26/0
3 65/35/0 56/31/13 58/38/4 57/6/37 57/12/31 52/24/24
7 95/5/0 90/10/0 84/16/0 89/11/0 84/16/0 77/23/0
8 35/75/0 10/19/71 38/60/2 32/72/0 55/20/25 47/51/2
Примечание. м - мезофильные бактерии, п - психротолерантные бактерии; н - негалофильные бактерии, с - средне галото-лерантные бактерии, у - умеренно галотолерантные бактерии.
Таблица 3. Соотношение мезофильных и психротолерантных гетеротрофных бактерий, а также негалофиль-ных и галотолерантных гетеротрофных бактерий, выделенных из центральной части оз. Шира в период 1999-2000 гг.
Глубина, Соотношение м/п бактерий (%), 1999 г. Соотношение м/п бактерий (%), 2000 г.
в (м) июнь июль август июнь июль август
0.5 67/37 82/1
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.