Сезонные и межгодовые изменения активности микроорганизмов высокоминерализованных содово-соленых озер онон-керуленской группы

• Автор: Сыренжапова, Арюна Сыдынжаповна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Происхождение и распространение озер Онон-Керуленской группы
1.2. Формирование условий среды обитания микроорганизмов
1.2.1.Формирование природной воды
1.2.2. Донные осадки как среда обитания микроорганизмов
1.2.3. Вертикальная стратификация ОВ и биогенных элементов в осадках озер
1.2.4. Сезонные изменения условий среды обитания микроорганизмов
1.2.5. Межгодовые изменения условий среды обитания микроорганизмов
1.3. Микрозональная теория строения иловых озерных отложений
1.4. Основные этапы продукции и деструкции ОВ микроорганизмами
1.4.1. Продукция ОВ в содово-соленых озерах.,
1.4.2. Начальные этапы разложения ОВ
1.4.3. Деструкция ОВ в анаэробных условиях
1.4.3.1. Основные этапы кислотогенной фазы
1.4.3.2. Терминальный этап разложения ОВ
1.5. Разнообразие трофических связей в микробном сообществе
1.6. Физическая кооперация в микробном сообществе
1.7. Геохимическая роль микроорганизмов
1.8. Заключение обзора литературы
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы отбора проб
2.3. Методы исследования среды обитания
2.4. Методы учета численности бактерий
2.5. Методы определения скорости микробных процессов
2.6. Методы исследования экофизиологичсских характеристик
2.7. Статистические методы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Физико-химические условия среды обитания микроорганизмов
3.2. Сезонные и межгодовые изменения условий среды
3.3. Сезонная и межгодовая динамика развития микробного сообщества
3.4. Структура микробного сообщества озер Онон-Керуленской группы
3.4.1 .Вертикальная стратификация ОВ и биополимеров в осадках озер
3.4.2. Сезонные изменения кислотности среды, минерализации и сульфатионов по горизонтам в осадках озер Онон-Керуленской группы
3.4.3.Сезонные колебания численности бактерий - деструкторов по горизонтам
3.5. Скорости микробных процессов ОВ в донных осадках содово-соленых озер Онон-Керуленской группы
3.6. Характеристика роста накопительных и чистых культур содово-соленых озер
3.6.1. Разнообразие галоалкалофильных микроорганизмов
3.6.2. Влияние pH и №С1 на рост культур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Интерес к экстремофильным бактериям в последние годы исключительно высок с точки зрения их биологической уникальности (Woese et al, 1990; Заварзин, 1993) и использования в биотехнологии (Extremophiles, 1998; Гончиков, Намсараев, 2000). Они обитают в самых разных условиях среды (Prasad et al, 1997). В природе встречаются немало биотопов, в которых экстремальные условия сочетаются и тогда в них развиваются комбинированные по виду и степени экстремофильности микроорганизмы. Одним из таких мест обитания являются содово-соленые озера, где высокие значения pH и минерализации обуславливают развитие галоалкалофильных микроорганизмов. Микробное сообщество в этих водоемах подвергается действию крайней щелочности и осмотическому стрессу. При этом они характеризуются высокой продуктивностью (10 г С/м2-сут), за счет деятельности преимущественно цианобактерий (Дубинин и др., 1995; Герасименко и др., 1999), а также аноксигенных фототрофных бактерий как вторичных продуцентов (Заварзин, Жилина, 2000; Горленко, Брянцева, 2003). Деструкция органического вещества (ОВ) в этих водоемах идет до полного его разложения (Заварзин и др., 1999). При этом главная роль в биогеохимичсских процессах в содовых озерах принадлежит серному циклу, в котором активные процессы обусловлены сульфатредукцией, а окислительную часть проводят главным образом фототрофные анаэробы (Исаченко, 1951; Заварзин и др., 1996; Горленко и др., 1999; Брянцева, 2000).
Изучение функционального и филогенетического разнообразия алкалофильных прокариот в содовых озерах было инициировано гипотезой Г.А.Заварзина о том, что микробные сообщества содовых водоемов могут рассматриваться как реликтовые и, возможно могли являться центрами микробного биоразнообразия (Заварзин, 1993). Исследования ряда гиперсоленых содовых озер Кении, Египта, Северного Казахстана, Монголии, а также среднеминерализованных озер Северной Америки, Тывы и Забайкалья показали, что “микробный пейзаж” чрезвычайно богат и разнообразен (Tindall,
1988; Заварзин и др., 1999). Среди них выявлены основные представители функциональных ключевых групп трофической цепи, которые составили новые роды и виды цианобактерий (Герасименко и др., 1996), аноксигенных фототрофных бактерий (Gorlenko, 1997; Брянцева, 2000), спорообразующих бацилл (Yomoto, 1998; Жилина, 2001), диссипотрофов (Zhilina et al, ’.996; Турова и др., 1999), ацетогенов (Zhilina, Zavarzin, 1994), сульфатредукторов (Кевбрин и др., 1999; Пикута и др., 1997), метилотрофов (Doronina et al, 2003) и метанотрофов (Калюжная и др., 1999; Троценко, Хмеленина, 2002).
На территории Забайкалья и Северо-Восточной Монголии выявлено около 800 соленых озер с разным гидрологическим и гидрохимическим режимом. Самая крупная группа - Онон-Керуленская - насчитывает приблизительно 500 водоемов (Экосистемы Монголии, 1995; Дзюба и др., 1997). Ранее проведенные исследования показали, что в этих озерах активно функционирует галоалкалофильное микробное сообщество (Заварзин, 1997; Бархутова и др., 1999). Известно, что мелководные водоемы характеризуются ярко выраженными сезонными колебаниями условий среды. Непостоянный водный режим, значительные перепады температуры и минерализации воды в течение года могут существенно влиять на деятельность микроорганизмов и их разнообразие.
В озерах Онон-Керуленской группы проведены исследования по функциональному и филогенетическому разнообразию микроорганизмов в период вегетации (Gorlenko, 1997; Горленко и др., 1999; Намсараев и др., 1999; Брянцева, 2000; Троценко и др., 2003).
На данный момент влияние сезонных и межгодовых изменений условий среды на деятельность микробного сообщества в этих озерах практически не изучено.
Цель исследования: изучить влияние сезонных и межгодовых изменений условий среды на активность бактерий деструкторов ОВ в донных осадках содово-соленых озер Онон-Керуленской группы.

развиваются анаэробные микроорганизмы. Обычным является нахождение анаэробов в аэрируемом слое почвы. Наружный слой сферической гранулы (комочка почвы) сложен аэробными организмами. При достаточном поступлении растворимого субстрата из внутренней зоны, где разлагается нерастворимое ОВ, и вследствие медленной диффузии 02 внутри образуется анаэробная зона, где может развиваться анаэробное сообщество.
1.7. Геохимическая деятельность микроорганизмов
Участие микроорганизмов в геохимических процессах связано с их способностью, вовлекать в биохимические окислительно-восстановительные реакции различные химические элементы и соединения, которые используются микроорганизмами в процессе энергетического и конструктивного обмена веществ. Эти реакции, катализируемые ферментами, способны протекать в отсутствии высоких температур в отличие от химических реакций.
Геохимическая деятельность микроорганизмов тесно связана с условиями среды их обитания. Условия среды определяют характер, направленность и масштабы геохимической деятельности микроорганизмов.
По содержанию 02 и химически активных веществ в водных экосистемах выделяют три биогеохимические зоны: аэробную, смешанную (переходную) и анаэробную. Субстратами аэробных (тионовых, метанокисляющих и др.) и факультативно-анаэробных (денитрифицирующих и др.) бактерий являются свободный 02 и различные окисные формы углерода, азота, серы, в смешанной зоне — связанный О? в форме сульфатов, нитратов, углекислоты. В этих зонах протекают окислительные биохимические процессы.
В анаэробной зоне протекают окислительные и восстановительные биохимические процессы: брожение и анаэробное дыхание. Продуктами жизнедеятельности в этой зоне являются окисные и восстановленные формы углерода, азота, серы.
В процессах миграции и аккумуляции халькофильных элементов (А^, Сб, Со, Си, Мо, Ыц 2п, и др.) важную роль играют две группы микроорганизмов: тионовые и сульфатвосстанавливающис (СВБ). Они выполняют