Влияние органических веществ на формирование биопленок в водных системах

• Автор: Литвиненко, Зоя Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Терминология

1.2 Структура и формирование биопленок

1.2 Л Структура биопленок

1.2.2 Стадии формирования биопленок

1.2.3 Социальное поведение микроорганизмов в биопленке

1.3 Факторы, влияющие на образование биопленок

1.3.1 Биотические факторы

1.3.2 Абиотические факторы

1.4 Физиолого-биохимическая и экологическая активность биопленок
1.5 Участие биопленок в формировании биоминералов
1.6 Практические проблемы биологического обрастания
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты и место исследования
2.2 Материалы исследования
2.3 Микробиологические исследования
Глава 3. ОБРАЗОВАНИЕ БИОПЛЕНОК ПРИ ТРАНСФОРМАЦИИ ГИДРОФОБНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ МИКРОБНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
3.1 Загрязнение реки Амур полициклическими ароматическими углеводородами
3.2 Активность микробиологической трансформации нафталина и

фенантрена на трансграничном участке р. Амур
3.2.1 Развитие микробных комплексов на нафталине
3.2.2 Развитие микробных комплексов на фенантрене
3.3 Продукты трансформации нафталина и фенантрена
Глава 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОБРАЗОВАНИЯ БИОПЛЕНОК В ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
4.1 Роль микроорганизмов в миграции ионов железа
4.2 Физиолого-биохимические характеристики штаммов, выделенных из биопленок
4.3 Образование биопленок в присутствии органических веществ и Fe(OH)
4.4 Анализ электронных изображений и элементного состава биопленок
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ГУМИНОВБІХ ВЕЩЕСТВ НА ОБРАЗОВАНИЕ БИОПЛЕНОК В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
5.1 Загрязнение подземных вод органическими веществами
5.2 Сезонная динамика численности физиологических групп
в подземных водах
5.3 Особенности роста микробоценозов из подземных вод на пептоне
и гуминовых веществах
5.4 Формирование биопленок микробоценозами подземных вод
in vitro
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Живые организмы определяют миграцию и дифференциацию химических элементов в биосфере. Главную роль в экологических процессах играют микроорганизмы, участвуя в передаче энергии и вещества в пищевых сетях и в биогеохимических циклах многих элементов (Вернадский, 2001). Нет ни одной природной или искусственной системы, лишенной микробной составляющей (Бутюгин, 2007; Кампер, 2012; Kim et al.,
2013). Микроорганизмы быстро осваивают новые местообитания, адаптируются к чужеродным соединениям, нивелируют негативные антропогенные воздействия (Prakash, 2003; Steinberg, 2012).
Большинство микроорганизмов существуют в виде структурированных сообществ - «биопленок» («biofilms») (Николаев, Плакунов, 2007; Costerton et al.,
2007). Они образуются на биогеохимических барьерах и при достаточном количестве питательных веществ быстро разрастаются до макроскопических размеров (Flemming et al., 2000; Заварзин, Колотилова, 2001; Парфенова и др.,
2008). Формирование биопленок (БП) начинается с бактериальной адгезии и синтеза полимерного матрикса, выполняющего защитную функцию (Sutherland, 2001; Куюкина и др., 2011; Flemming, 2011; Стрелкова и др., 2013).
БП могут быть индикаторами загрязнения поверхностных и подземных вод легкодоступными и стойкими органическими веществами (ОВ) различного происхождения, отражая самоочищающий потенциал и вторичное загрязнение водных экосистем (Davey, O’Toole, 2000; Кондратьева, 2005), а также могут являться причиной возникновения комплекса проблем при эксплуатации ирригационных систем (Zhou et al., 2014), зарастании порового пространства и кольматации скважин на водозаборах железосодержащих подземных вод, которые обусловлены недостаточной изученностью биогеохимических процессов и цикла железа, неразрывно связанного с преобразованием ОВ (Менча, 2006; Бондарева, 2009; Кармалов, Филимонова, 2011; Bhattacharyya et al., 2013). В связи с этим,

минералом по челночному механизму, либо повышающих растворимость соединений железа (Bazilinsky et al., 2007).
Наиболее распространенным в земной коре является окисленное железо в трехвалентном состоянии, находящееся в нерастворимой форме. Локальная аккумуляция нерастворимых форм железа в природных системах может свидетельствовать о микробиологической активности (Потехина, 2006). Микроорганизмы определяют динамику геохимического цикла химического элемента железа, осуществляя донорно-акцепторные связи между ионами железа и бактериальными клетками и накопление этого рудообразующего элемента (Шварцев и др., 2007). Формирование биоминералов происходит при активизации биогеохимических процессов на природной минеральной матрице при наличии железосодержащих подземных вод (Kondratyeva, Golubeva, 2014).
1.6 Практические проблемы биологического обрастания
Исследование биопленок приобрело систематический характер лишь в последнее время. Вероятно, это связано с тем, что функционирование этих особых бактериальных агломераций в ряде случаев значительно осложняет практическую деятельность человека (Коробов и др., 2010).
Развитие высокотехнологичных направлений медицины значительно расширило лечебное применение различных долгосрочных инвазивных устройств - от сосудистых катетеров до сердечных клапанов, кардиостимуляторов, глазных протезов и даже информационно-коммуникационных микрочипов (Habash, Reid, 1999). Функционирование этих устройств часто сопровождается заселением их поверхностей микробными пленками (Donlan, Costerton, 2002). Образование биопленок патогенными бактериями способствует инфекционным поражениям большинства органов (верхних дыхательных путей, легких, сердца, почек, кожи, костей, системы пищеварения) и практически всех искусственных имплантатов. Биопленки влияют на течение хронических воспалительных заболеваний и