Бактериальные процессы трансформации соединений углерода и азота в термальных минерализованных подземных водах с различной степенью контаминации

• Автор: Кондакова, Галина Вячеславовна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с.

Введение
Глава 1. Современное состояние исследований микробной заселенности глубинных горизонтов Земли и геохимическая деятельность микроорганизмов

1.1. Представление о распространении жизни в глубоких горизонтах литосферы

1.2. Водоносные горизонты подземной гидросферы.

1.3. Физикохимические условия существования и разнообразие микроорганизмов, обитающих в подземных водах.

1.4. Некоторые аспекты геохимической деятельности микроорганизмов подземных вод

1.5. Влияние факторов подземной среды на жизнедеятельность микроорганизмов глубинных вод.

1.6. Методы изучения микроорганизмов глубоких горизонтов

1.7. Научное бурение глубоких и сверхглубоких скважин

1.8. Представления о структуре микробных сообществ.

Заключение.
Глава 2. Характеристика подземных вод, вскрытых Воротиловской глубокой научной скважиной и Медягинской скважиной, и методы их исследования.
2.1 .Воротиловская глубокая научная скважина.
2.2. Мсдягинская скважина
2.3. Среды и условия культивирования бактерий
2.4. Количественный учет бактерий
2.5. Инструментальные и химические методы исследования подземных вод.
2.5.1. Определение метаболитов анаэробных бактерий
2.5.2. Определение потенциальной активности процесса фиксации молекулярного зота.
2.5.3. Определение потенциальной активности процесса денитрификации.
2.5.4. Определение потенциальной активности процесса образования метана.
2.5.5. Определение потенциальной активности процесса окисления метана.
2.5.6. Определение состава микробного сообщества по липидным профилям и маркерам суммарной биомассы
2.5.7. Электронномикроскопическое исследование бактерий
2.5.8. Определение аммиака, нитритов, нитратов
Глава 3. Микробиологическое изучение бурового раствора
Глава 4. Количественный учет бактерий, осуществляющих трансформацию соединений углерода и азота в подземных водах.
4.1. Общая численность бактерий
4.2. Микроорганизмы цикла азота
4.2.1. Азотфиксирующие бактерии.
4.2.2. Аммонифицирующие бактерии
4.2.3. Нитрифицирующие бактерии.
4.2.4. Денитрифицирующие бактерии
4.3. Микроорганизмы цикла углерода
4.3.1. Анаэробные бактерии.
4.3.1.1. Бродильные бактерии.
4.3.1.2. Метанобразующие бактерии
4.3.1.3. Сульфатредупирующие бактерии
4.3.2. Аэробные бактерии.
4.3.2.1. Сапротрофные бактерии.
4.3.2.2. Водородокисляютие бактерии
4.3.2.3. Метилотрофные бактерии
4.3.2.4. Олиготрофныс бактерии.
Глава 5. Определение потенциальной активности бактериальных процессов
5.1. Определение потенциальной активности процесса азотфиксации.
5.2. Определение потенциальной активности процесса дснитрификации
5.3. Определение потенциальной активности процесса образования метана
5.4. Определение потенциальной активности процесса окисления метана
Глава 6. Определение состава микробного сообщества по липидным
профилям и маркерам суммарной биомассы
Глава 7. Структура подземного микробного ценоза.
Глава 8. Разработка мел одики мониторинга глубинных вод по
микробиологическим показателям
8.1. Мониторинг подземных вод ВГС.
8.1.1. Выбор определяющих ассоциаций микроорганизмов.
8.1.2. Относительные величины индексы, характеризующие микробоценоз подземных вод.
Список использованной литературы
Список основных сокращений
Приложения
Введение


Кислород может проникать в подземные горизонты с поверхности, либо образовываться в процессе радиолиза воды, который, по данным Гуцало , способствует накоплению на глубинах более 1 км свободного кислорода до 7,5 см3 на 1 дм3 воды за 6 лет. В остальных литоавтотрофных микробных процессах могут использоваться собственные подземные геохимические источники, причем преимущественным донором электронов выступает водород, широко распространенный глубоко под землей , , , , . Он присутствует в литосфере практически повсеместно в различных концентрациях. По оценкам некоторых исследователей, уровень водорода в грунтовых водах Канадского и Фенноскандинавского щитов составляет 2,2 мкмолей , . Водород, повидимому, играет одну из ключевых ролей в жизнедеятельности подземной микробиоты. Обычно эта реакция идет при температурах в несколько сот градусов и в геологических масштабах времени. Однако, как показано v, , при участии микроорганизмов данный процесс может осуществляться при комнатной температуре в течение нескольких часов или дней. Образование водорода возможно также в ходе ферментативных реакций, осуществляемых подземными анаэробными гетеротрофными бактериями. По мнению Педерсена, зарождение жизни на планете происходило вначале в глубоких горизонтах литосферы. Фосфор доступен микроорганизмам из таких минералов как апатит. Азот для построения белков, нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений бактерии могут получать через азотфиксацию, так как этот газ преобладает во многих подземных водах. Тем не менее, четкую границу между двумя типами подповерхностных экосистем провести довольно трудно, и вопрос о том, способны ли микроорганизмы в глубоких подземных горизонтах создавать собственное органическое вещество из неорганического или полностью зависят от произведенных на поверхности и захороненных источников углерода и энергии, остается дискуссионным. Реальная скорость метаболизма микроорганизмов в глубоких слоях литосферы чрезвычайно низка , v, , функционирование микробиоты направлено скорее на сохранение, чем на рост микробной популяции. Принципиально новые данные по сверхдлительному анабиозу микроорганизмов Торможение жизнедеятельности клеток, позволяют надеяться на обнаружение дремлющих бактерий в таких условиях, где активная их жизнедеятельность теоретически невозможна изза жесткости современных экологических условий. Однако потенциальные метаболические возможности бактерий, которые могут активизироваться при изменении экологической обстановки, велики . Наибольший интерес представляет поиск глубоко залегающих местообитаний с активной геохимической деятельностью подземной микробиоты. Крамаренко, Заварзин, Перельман, , v, , . Особое значение имеет изучение бактериального образования газов в глубоких горизонтах Земли метана, сероводорода, водорода, углекислого газа, азота и его различных газообразных соединений, а также роли микроорганизмов в генезисе подземных вод, так как многие метаболические реакции бактериальной клетки идут с накоплением воды согласно расчету по углероду на 1 т микробной биомассы приходится примерно ,5 тыс. Михайлов, . Подземная гидросфера в ее вскрытой скважинами верхней части имеет неоднородное строение. Самая верхняя опресненная ее часть минерализация до гл мощностью до 0 м тесно связана с поверхностной частью гидросферы и имеет метеогенное происхождение. Глубокая осолоненная часть подземной гидросферы пропитывает всю массу осадочных отложений и трещины изверженных пород. В своем развитии она связана как с остальными частями гидросферы, особенно с океаном, так и с литосферой в целом. Главными компонентами ее минерального состава являются в различной степени диссоциированные хлоридные соли щелочных и щелочноземельных элементов с концентрацией от 5 до гл и более. Нижняя граница подземной гидросферы, очевидно, совпадает с границей существования свободной воды в горных породах. Практически вся масса свободных подземных вод сосредоточена в верхних частях литосферы до глубин км Капченко, и составляет 0, от всей мировой воды ii, .