БИОЛОГИЯМОРЯ, 2013, том 39, № 3, с. 173-185
Оригинальные статьи
УДК 579:591 МИКРОБИОЛОГИЯ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И РАЗНООБРАЗИЕ КУЛЬТУРАБЕЛЬНЫХ АЭРОБНЫХ ГЕТЕРОТРОФНЫХ ДОННЫХ БАКТЕРИЙ НА КОНТИНЕНТАЛЬНОМ СКЛОНЕ БЕНГАЛЬСКОГО ЗАЛИВА В СВЯЗИ С АБИОТИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ,
ВКЛЮЧАЯ ЦУНАМИ
© 2013 г. С. Дас1'2, П. С. Лила1, С. Аджмал Хан1
1Центр передовых исследований в области морской биологии, УниверситетАннамалая, Иарангипеттай, штат Тамилнад, 608502 Индия;
2Отделение наук о живой природе, Национальный технологический институт, Руркела,штатОрисса, 769008Индия e-mail: surajit@nitrkl.ac.in
Статья принята к печати 12.12.2011 г.
Изучены таксономический состав и численность аэробных гетеротрофных бактерий, а также физико-химические параметры образцов донных осадков, собранных на континентальном склоне Бенгальского залива (10°36'-20°0Г с.ш., 79°59'-87°30' в.д.) на глубине 214-1000 м в ходе двух научных рейсов - до цунами в 2004 г. и после цунами в 2005 г. Рассчитаны индексы микробного разнообразия для двух рейсов, сопоставлены их значения. Установлено, что общая численность гетеротрофных бактерий была выше в верхней части (0-3 см) осадка; до цунами она составляла 0.42-37.38 х Ю4 КОЕ/г сухой массы донного осадка, после цунами - 1.66-19.73 х Ю4 КОЕ/г. На основании множественного регрессионного анализа (г = 0.75) и анализа методом BIO-ENV (коэффициент частичной корреляции рю = 0.447) сделан вывод, что лимитирующими физико-химическими факторами были рН и температура грунта, пористость, общее содержание органического углерода и глины в грунте. Наибольшие значения индексов Шеннона-Винера (Н' log е), Симпсона (D), Маргалефа (d) и индекса выравненное™ Пиелу (J') получены для станций на глубине 1000 м. Кластерный анализ показал, что станции на глубине 500 м объединялись с 200- или 1000-метровыми станциями, но станции на глубине 200 м не образовывали кластер со станциями на глубине 1000 м. На глубинах 200 и 1000 м индексы разнообразия до цунами были выше, чем после него, что показал и кластерный анализ. Данное исследование подтверждает воздействие цунами на донные осадки в морской экосистеме континентального склона Бенгальского залива, которым присущи изменчивость состава и численности бактериальных сообществ во времени.
Ключевые слова: донные бактерии, индексы разнообразия, цунами, континентальный склон, Бенгальский
залив.
Distribution and diversity of culturable, aerobic heterotrophic benthic bacteria in the continental slope of the Bay of Bengal in relation to abiotic factors, including tsunami. S. Das1-2, P. S. Lyla1, S. Ajmal Khan1 ('Center of Advanced Study in Marine Biology, Annamalai University, Parangipettai, Tamil Nadu, 608502 India; ^Department ofLife Science, National Institute of Technology, Rourkela, Orissa, 769008 India)
We studied the taxonomic composition and abundances of aerobic heterotrophic bacteria, as well as the physico-chemical parameters of bottom sediment samples that were collected from the continental slope of the Bay of Bengal (10°36'-20°01' N, 79°59'-87°30' E) at depths of 214-1000 m during two scientific cruises before tsunami in 2004 and after tsunami in 2005. Microbial diversity indices for the two cruises were found. Total heterotrophic bacterial population abundances were higher in the top section (0-3 cm) of the sediment, ranging from 0.42 to 37.38 x 104CFU/g dry wt of the sediment before tsunami and from 1.66 to 19.73 x Ю4 CFU/g dry wt of the sediment after tsunami. Multiple regression (r = 0.75) and BIO-ENV (partial correlation coefficient рю = 0.447) analyses revealed that the limiting physicochemical factors were pH, temperature, porosity, total organic carbon (TOC), and the clay content of the sediment. The values of Shannon-Wiener index (H' log e), Simpson index (D), Margalef index (d), and Pielou's evenness index (J') were the highest at 1000 m stations. Cluster analysis showed that stations at 500 m clustered either with 200 m or with 1000 m stations; however, 200 m stations never formed a cluster with 1000 m stations. The pre-tsunami diversity indices at 200 and 1000 m depths were higher than the post-tsunami values, as also indicated by cluster analysis. This study confirms the effect of tsunami surge on the bottom sediment in the continental slope marine ecosystem ofthe Bay ofBengal along with the temporal variation ofthe heterotrophic bacterial population abundance and diversity. (Biologiya Morya, 2013, vol. 39, no. 3, pp. 173-185).
Keywords: benthic bacteria, diversity indices, tsunami, continental slope, Bay ofBengal.
Гетеротрофные бактерии утилизируют значительную долю растворенного органического углерода и делают его доступным для разнообразных трофических сетей (Р1"аппкисЬе, 1993; Бае й а1., 2006а, Ь, с, ё). Считают, что микробное сообщество играет ключевую роль в формировании микробной трофической сети (так называемой микробной "петли") (Агат й а1., 1983). Большая часть потока углерода проводится по донной микробной трофической сети посредством бактерий (Оапоуаго й а1., 2000). Таким образом, гетеротрофные бактерии являются важным фактором, определяющим органический состав океана (К^Ьикитаг Й а1., 2001). Кроме того, живые бактерии - это основной источник белка для животных в донных осадках и значительный пищевой ресурс для глубоководных потребителей бентоса (простейших, мейо- и макробентоса) (Оапоуаго й а1., 1993). В связи с этим обилие и распределение гетеротрофных бактерий непосредственно отражаются на других формах питательных веществ в разных частях окружающей среды.
Оригинальные сведения о разнообразии донных гетеротрофных бактерий на континентальном склоне Бенгальского залива опубликованы нами ранее (Оаэ й а1., 2007а, Ь, с). 26 декабря 2004 г. в 06:20 утра по стандартному времени Индии на дне Индийского океана было зарегистрировано землетрясение магнитудой 9.3 по Канамори (координаты эпицентра: 3.29° с.ш., 95.77° в.д.). Это землетрясение высвободило около 20 х 1017 Дж энергии и породило разрушительное цунами, несвойственное для акватории Индийского океана. В глубоководной открытой части океана длина волны цунами достигала 100 км, а высота - 0.3-0.6 м. Землетрясение привело к значительным повреждениям в береговой и прибрежной зонах. Однако данные о влиянии цунами на биоту в глубоководных районах Бенгальского залива отсутствуют.
Цель нашей работы - оценить возможное влияние цунами на донное бактериальное сообщество континентального склона в западной части Бенгальского залива на основе расчета и сравнения индексов бактериального разнообразия до и после цунами (в 2004 и 2005 гг.).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА Район исследований и отбора проб
В ходе рейсов 225 (И мая - 3 июня 2004 г.) и 236 (13 -30 июля 2005 г.), выполненных на НИС "Sagar ватраёа", принадлежащем Министерству наук о Земле правительства Индии, образцы донных осадков собирали с помощью дночер-пателя Смита-Макинтайра на 33 станциях, расположенных на И трансектах в Бенгальском заливе (границы района: 10°36'-20°01' с.ш., 79°59'-87°30' в.д.) (рис. 1). На каждой трансекте станции отбора проб располагали в трех точках: на глубинах 200, 500 и 1000 м (табл. 1).
Физико-химические параметры
Физико-химические параметры придонного слоя воды анализировали, используя данные, полученные с помощью
датчиков удельной электропроводности, температуры и давления CTD-зонда "911 plus", Sea Bird. Кислотность измеряли почвенным рН-метром (Eutech Instruments). Содержание воды в образцах грунта рассчитывали как разницу массы мокрого и сухого грунта (высушенного при температуре 60°С), выраженную в процентах. Пористость донных осадков (0) определяли по формуле:
0 = (wc / 1.02) / {[(1 -wc) / 2.64] +wc/ 1.02},
где wc - разница массы мокрого и сухого грунта, поделенная на массу мокрого грунта (Danovaro et al., 1999). Содержание общего органического углерода (ООУ) измеряли методом мокрого окисления с последующим титрованием раствором железо-аммонийных квасцов и выражали в мг/г сухого осадка (El Wakeel, Riley, 1956). Структуру осадка определяли по методу Крумбейна и Петтиджона (Krumbein, Pettijohn, 1938).
Определение численности гетеротрофных бактерий
Образцы грунта отбирали асептически из средней части пробы, захваченной дночерпателем, с помощью промытой спиртом поливиниловой грунтовой трубки поршневого типа. Для исследования вертикального распределения бактерий в грунте колонку грунта выдавливали из трубки поршнем и делили на три части - верхнюю (0-3 см), среднюю (3-6 см) и нижнюю (6-9 см) (Raghukumar etal., 2001).
Сразу после отбора образцы грунта доводили до соответствующей концентрации, проводя их через серию разведений, как описано ранее (Danovaro et al., 1999), и высевали в двух повторностях в бактериальные чашки на поверхность среды Зобелла 2216Е (ZoBell Marine Agar 2216Е, HiMedia) для выделения культурабельных бактерий. В течение трех дней посевы инкубировали при температуре 20°С, затем рассчитывали число выросших колоний (колониеобразующих единиц, КОЕ) на единицу сухой массы грунта (КОЕ/г). Из каждой чашки отбирали репрезентативные колонии, которые сохраняли на скошенном агаре.
Идентификацию изолятов до рода проводили с помощью стандартных бактериологических процедур, таких как окраска по Граму, наблюдение за формированием эндоспор, исследование морфологии и пигментирования колоний, диссимиляция глюкозы, тест на оксидазу, тест на каталазу и определение чувствительности к антибиотикам, согласно видоизмененной схеме, предложенной нами ранее (Das et al., 2007а).
Статистический анализ
В ходе двухфакторного дисперсионного анализа расчетные величины F-критерия сравнивали с табличными значениями для сопоставления численности бактерий в разных частях грунта (0-3, 3-6 и 6-9 см), на разных станциях и разных глубинах (200, 500 и 1000 м) в двух рейсах. Значения F-критерия также были использованы для выявления различий в распределении родов бактерий по станциям и глубинам (200, 500 и 1000 м) между рейсами.
Влияние параметров физико-химических факторов на таксономический состав и общую численность гетеротрофных бактерий определяли с помощью
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.