Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал

• Автор: Захарова, Юлия Робертовна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Биогеохимический цикл железа и марганца

1.2. Общая характеристика микроорганизмов, окисляющих железо и марганец

1.3. Биологическая роль окисления железа и марганца микроорганизмами

1.4. Микроорганизмы донных осадков оз. Байкал и экологические условия среды

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования 3

2.2. Методы исследования

ГЛАВА 3. Культивирование, морфология и систематика микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках оз. Байкал
3.1. Подходы к изучению и культивированию микроорганизмов, окисляющих железо и марганец
3.2. Морфологический и таксономический состав железо и марганецокисляющих микроорганизмов
ГЛАВА 4. Экология микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках оз. Байкал
4.1. Физикохимические условия развития железо и марганецокисляющих бактерий
4.2. Численность и распределение микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках
ГЛАВА 5. Изучение роли микроорганизмов в окислении железа и марганца и в осаждении их окислов в экспериментальных условиях
5.1. Окисление РеИ и МпИ микроорганизмами в условиях лабораторного моделирования
5.2. Исследование роли микроорганизмов в образовании железомарганцевых конкреций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В недрах Земли одинаково стабильны двухвалентное железо в составе сидерита 3 и пирита 2 и трехвалентное железо в составе смешанного минерала магнетита РегОз. При доступе кислорода стабильно только трехвалентное железо, входящее в состав окисных и сульфидных минералов гематита БегОз, гетита , грейгита РезБД железных руд, железистых песков и глин. Марганец в массивных горных породах находится в виде Мп2, с участием кислорода он переходит в состояния Мп3 и Мп4 и включается в состав минералов марганца браунита МП2О3, гаусманита МП3О4, пиролюзита МпОг и осадочных пород Вернадский, . Оксидами железа и марганца бывают обогащены почва и водомы, железомарганцевые конкреции встречаются в донных осадках озер и на дне океанов Богданов, Бухаров, i, . , . Круговорот железа и марганца имеет огромное значение для биосферы. Ведущая роль в геохимическом цикле этих элементов принадлежит микроорганизмам, использующим разные формы железа и марганца для конструктивных и энергетических потребностей. В природных экосистемах железо и марганец существуют в двух главных степенях окисления 2 и 3 и 2 и 4 соответственно. Устойчивость соединений марганца зависит от физикохимических условий среды прежде всего от и восстановителей, а также от веществ, способных адсорбировать его ионы. Для реакции 1 характерна высокая энергия активации. Поэтому при обычных в природе концентрациях и 8 катион Мп2 устойчив и практически не окисляется абиотическим путм Заварзин, . Показано, что иммобилизация МпП на биогенных и абиогенных структурах снижает энергию активации реакции 1, и последняя становится автокаталитической . Диоксид марганца так же может играть роль адсорбента, создавая сайты для катионов . v, . IV существует в основном в составе нерастворимого в воде оксида Мп или оксигидрооксида МпООН2, которые проявляют окислительные свойства и устойчивы только в восстановительной среде. Микроорганизмы активно способствуют обратимому переходу марганца из валентного состояния II в IV. Мп в 0 тыс. . В стратифицированных водных системах марганецокисляющие и марганецвосстанавливающие микроорганизмы контролируют цикл марганца на границе раздела между аэробной и анаэробной зонами Кузнецов, Горленко и др. Рис. Биологический редоксцикл марганца по . Элементное железо химически очень активно и быстро подвергается коррозии. РеНб , который медленно окисляется кислородом воздуха. При 7 эта реакция замедляется, и в кислых растворах II довольно стабильно. 2 12 п 2 Н 3 п Н. 2 может быть устойчиво к окислению лишь в виде комплексорганических соединений. 63 ЬГ. Окислительновосстановительные превращения железа и марганца широко распространены в природных экосистемах. Пиневич, . Основной биологической причиной непрямого окисления железа и марганца служит жизнедеятельность оксигенных фототрофных микрорганизмов. В результате поглощения ими СО2 происходит защелачивание водомов, а поскольку они также выделяют кислород, восстановительная среда сменяется окислительной. Физикохимические изменения, а именно защелачивание до 8 и насыщение среды кислородом, способствуют осаждению на поверхностных структурах цианобактерий и водорослей обводннных гидрооксидов железа Заварзин, и диоксида марганца . Абиотическое восстановление III и IV в реальных условиях в основном определяется физиологической активностью анаэробных микроорганизмов. Снижение среды, уменьшение концентрации молекулярного кислорода, а также органические вещества, накапливающиеся в результате жизнедеятельности анаэробов, оказывают большое влияние на стабильность III и IV v, . Необходимым условием круговорота железа и марганца служит существование глобальных популяций микроорганизмов с разными метаболическими стратегиями в определенных экологических нишах . Заварзин, . Особое значение для микробной активности имеет градиент концентрации молекулярного кислорода.