WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 37 |

Установлено, что полиплоидные моллюски очень чувствительны к загрязнению среды. В районе влияния сбросов БЦБК отмечено изменение структуры эндемичных бентосных сообН. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек ществ (упрощение структуры за счет сокращения отдельных групп организмов, нестабильность структуры, изменение количественных показателей – снижение биомассы по сравнению с контрольными участками). Отмечена гибель донных организмов. Из состава бентоса исчезают чувствительные к действию поллютантов организмы – полиплоидные моллюски. Установлено, что сбросы БЦБК влияют на частоту повреждения хромосом, мутагенные процессы (аберрации или изменения структуры хромосом имеют до 36,4 % особей) (Островская и др., 1995).

Chironomidae – Хирономиды (комары-звонцы). Имеют личинок, ведущих водный образ жизни. Изучена структура кариотипов 15 видов рода Sergentia. Видообразование хирономид рода Sergentia в одних случаях проходило с преобразованием хромосомных наборов, а в других – шло без их изменений. По результатам кариологического анализа было высказано предположение, что байкальские эндемичные сергенции (7 видов) произошли от одного предка (монофилитическое происхождение), который обитал на малых глубинах. В дальнейшем формирование видов проходило в связи с освоением литорали и больших глубин. Считается, что в настоящее время они находятся на ранних этапах кариотипической дивергенции (Провиз В., Провиз Л., 1999).

4.3.6. Ледовые сообщества оз. Байкал Сравнительно недавно сотрудниками Лимнологического института СО РАН (Оболкина и др., 2000, Бордонский и др., 2003) было открыто новое для Байкала сообщество организмов, обитающих в капиллярах льда. В составе сообщества – планктонные водоросли, инфузории, коловратки и ракообразные. В снежных лужах, образующихся при таянии поверхностного льда, отмечены хламидомонадовые водоросли и инфузории. В образующихся при таянии льда порах и каналах существуют богатые живыми организмами сообщества. В настоящее время установлен состав двух вариантов таких сообществ на основе: 1) эндемичных динофитовых Gymnodinium baicalense и Peridinium baicalense; 2) диатомовых рода Aulacoseira. В двух этих вариантах водорослям сопутствуют инфузории и неэндемичные коловратки (Keratella cochlearis, БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ K. quadrata, Filinia terminalis, Kellicottia longispina) и эндемичный рачок Epischura baicalensis. В результате проведенных исследований была обнаружена определенная стратификация (слоистость) в распределении организмов в байкальском льду. В слое 10–40 см от поверхности отмечены водоросли, коловратки и науплиусы эпишуры, ниже 40 см – концентрируются инфузории (рис. 4.7).

Динофитовые сообщества не имеют определенной стратификации в толще льда. Гимнодиниевые и перидиниевые водоросли начинают размножаться еще до образования пор во льду. Одиночные клетки формируют легкорассыпающиеся слизистые колонии, где поселяется бактериопланктон. Для обоих типов сообществ характерно весьма неравномерное пятнистое горизонтальное распределение. В нижнем ярусе льда криофильные сообщества представлены не только планктонными, но и бентосными организмами.

Рис. 4.7. Колонии нитчатых водорослей рода Aulacoseira, соединяющиеся с дном, а также «бокальчики» со скоплениями растительных жгутиковых Gymnodinium в толще льда (Тимошкин, 2001, с. 58) Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек Подводная видеосъемка, проведенная в литорали озера, позволила обнаружить на нижней поверхности льда огромные скопления диатомовых водорослей в виде длинных нитей, тяжей, «бород», «шнуров» длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров; верхняя часть колонии находится глубоко в толще льда.

В конце марта – начале апреля эти нити отрываются и оседают на дно.

Отмечено, что за полтора-два месяца на дно литорали оседает 2–«урожая» водорослей, которые используются в пищу донными организмами (бактерии, простейшие, коловратки, ракообразные, моллюски, черви). В торосистых участках льда, в различных неровностях, углублениях были отмечены донные макрофиты, а не планктонные водоросли, которые также заселяются простейшими и беспозвоночными.

4.4. Бактериопланктон и бактериобентос Бактерии входят в состав ультрапланктона, к которому относятся организмы размером не более 5 микрон. Бактериопланктон включает микроскопические организмы, участвующие в фото- и хемосинтезе первичной продукции водоемов, а также в ее переработке (деструкции). Благодаря пигменту бактериохлорину (близкий к хлорофиллу) бактерии, используя солнечную энергию и минеральные вещества окружающей среды, синтезируют органические соединения. Другие бактерии используют для этой цели химическую энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений, главным образом сероводорода. Бактерии первой группы называются фотосинтезирующими (фототрофы), второй – хемосинтезирующими (хемотрофы), т. е. и те и другие являются автотофными организмами («самопитающимися»). От видового состава и количества микрокроорганизмов, содержащихся в воде, зависит ее качество. В природных пресноводных водоемах обычно доминируют группы: гетеротрофные, углеродокисляющие, целлюлозоразрушающие, фосфатмобилизующие и фосфатрастворяющие, нитрифицирующие бактерии. Все они участвуют в синтезе и разложении как органических, так и неорганических соединений, используемых фитопланктоном и зоопланктоном в их жизнедеятельности. В составе бактериопланктона могут приБАЙКАЛОВЕДЕНИЕ сутствовать и вредные для здоровья человека и животных организмы (например, условно-патогенная кишечная палочка Escherichia coli), которые при определенных условиях (эвтрофирование, повышение температуры, изменение химического состава воды) переходят к массовому развитию, что снижает санитарные показатели качества воды.

Микроорганизмам принадлежит важная роль в формировании качества воды, самоочищении водоема и в поддержании естественного химического статуса водной среды, в которой сформировался специфический для данного водоема состав сообществ растительных и животных организмов.

Микроорганизм, как и любой живой организм, отличается индивидуальными особенностями, а также определенным систематическим положением (вид, род и т. д.). Оценить микроорганизм с точки зрения участия в биохимических процессах можно по конечным продуктам его жизнедеятельности или по характерному росту колоний на питательной среде, содержащей определенный источник питания. Но решить этот вопрос совсем не просто. Известно, что на обычных питательных средах вырастает не более 0,3 % микроорганизмов, находящихся в природных образцах. Это связано с тем, что для культивирования многих микроорганизмов необходимы специфические условия. Согласно современным данным, из байкальской воды удается культивировать от 17 до 575 КОЕ/мл (КОЕ – колониеобразующая единица). Общая численность бактериальных клеток в байкальской воде составляет 0,2–4,6·106 кл/мл, доля культивируемых составляет 0,5–0,8·10-4 % (Белькова, 2004). Эти цифры свидетельствуют о том, что микроорганизмы Байкала являются сравнительно малоизученными. Поэтому при изучении биологического разнообразия и филогенетических взаимоотношений бактерий используют новые методы.

Одним из них является молекулярно-генетический метод.

Современный анализ состояния микробиологических исследований был проведен Т. П. Виноградовой с соавторами (2004).

В этой монографии в историческом плане компактно представлены основные результаты микробиологических работ, выполненных различными исследователями-микробиологами в ХХ в. на Байкале, водохранилищах Ангары и Енисея.

Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек Микробное сообщество экосистемы Байкала представлено разнообразными по морфологии организмами: одиночные клетки, моновидовые агрегаты (микроколонии и другие формы) и многовидовые ассоциации (сложные микроколонии и ассоциации микроорганизмов на частицах детрита) (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Морфологическое разнообразие клеток бактерий, выделенных из донных осадков оз. Байкал (бациллы: 915, 166, 934, 870, 923, 130; кокковые формы: 126, 757, 922, 862, 939; неспороносные палочковидные бактерии: 734, 91, 921, 862, 944, 924;

дрожжеподобные: 171-2, 911; клетки неправильной формы: 893, 919, 733, 145, 910, 983, 912, 907, 199 (Андреева и др., 2001) БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ Численность бактерий в микроколониях составляет 0,2–38 тыс.

кл/мл, на частицах детрита – 0,5–22 тыс. кл/мл, а одиночных бактерий – 20–2200 тыс. кл/мл. В трофогенном слое (0–50 м) численность элементов наибольшая, в слое 50–250 м (слой «рассеяния») снижается и в слое от 250 м и до дна (слой «оседания») самая низкая. Численность микроорганизмов по этим горизонтам в июне составила, соответственно: в микроколониях 5,7; 3,3; 1,1 тыс. кл/мл;

на частицах детрита – 4,3; 3,3; 1,5 тыс. кл/мл; одиночные бактерии – 753, 267, 93 тыс. кл/мл. Определены величины биомассы одиночных бактерий (41–71 мг/м3), в микроколониях (2,9–7,3 мг/м3), на частицах детрита (1,9–2,5 мг/м3) в трофогенном слое весной, а осенью показатели биомассы этих групп выше. С увеличением глубины их биомассы снижаются (Спиглазов и др., 1992).

Бактерионейстон в оз. Байкал приурочен к микрогоризонту толщиной 10 мкм на границе раздела фаз вода–воздух. Общая численность бактерий в нейстонной пленке – 1–2 млрд кл/мл, что на 2–4 порядка выше, чем в водной толще (Никитин, 1985).

В составе бактериопланктона Байкала отмечены следующие группы микроорганизмов: бактерии, актиномицеты, дрожжи. Для Байкала характерно то, что наибольшая численность бактерий (1–4 млн кл/мл) отмечается в поверхностном слое воды в ранневесенний и летне-осенний периоды. Минимальное количество микроорганизмов – до 160 тыс. клеток в 1 мл воды отмечено зимой в слое 0–75 м.

Совсем недавно в воде Байкала было открыто новое трофическое звено в экосистеме, не изучавшееся прежде – бактериофаги (Дрюккер, Дутова, 2006). Это вирусы, «пожирающие» бактерий, которые являются мощным фактором формирования микробных сообществ. Также они способны вызывать наследственные изменения и участвовать в естественном отборе в бактериальных популяциях. Бактериофаги оз. Байкал представлены значительным морфологическим разнообразием – было обнаружено 10 условных морфотипов фагов различных семейств (рис. 4.9). Также были найдены бактериофаги необычной морфологии в виде «юлы», «молоточка» и другие, не отмеченные в других водоемах мира.

Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек Рис. 4.9. Некоторые морфотипы фагов оз. Байкал (а – Siphoviridae B1 и B2; б – Myoviridae A1 и A2; в – Podoviridae C1 и C2; г – бактериофаги без хвостовых отростков Е1 и Е2) (Дрюккер, Дутова, 2006) В результате многолетних исследований, проведенных Э. А. Максимовой и В. Н. Максимовым (1989), установлен таксономический состав и определена численность сапрофитных бактерий (Micrococcus, Pseudomonas, Mycobacterium, Chromobacterium, Flavobacterium, Achromobacter, Bacillus, Sarcina), дрожжей (Cryptococcus, Rhodotorula, Torulopsis, Candida, Sporobolomyses, Trichosporon, Debaryomyces, Hansenula). Наибольшее видовое разнообразие этих организмов отмечено в летне-осеннее время года.

Скорость потребления кислорода на одну бактериальную клетку летом в южной части Байкала составляет 0,04–0,45 х 10-9, в средней 0,07–0,30 х 10-9, северной – 0,10–0,40 х 10-9 мг О2/сут.

В подледный период скорость потребления кислорода снижается в несколько раз. По этим значениям рассчитаны величины деструкции органического вещества. В пересчете на Сорг они составляли БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ для южной части Байкала 0,05–0,20, средней 0,09–0,20 и для северной – 0,08–0,25 мгС/л воды в сутки. В подледный период отмечено снижение деструкция органического вещества (Штевнева, 1986).

Исследования, посвященные участию микроорганизмов в круговороте фосфора, выполнены В. В. Парфеновой. Установлена связь между численностью фосфатмобилизующих и фосфатрастворяющих бактерий в воде Байкала, динамикой фитопланктона, содержанием органического фосфора и динамикой водных масс.

Фосфатмобилизующие микроорганизмы представлены в основном палочками, кокками и дрожжами и относятся к 25 видам родов: Pseudomonas, Flavobacterium, Acinetobacter, Bacillus, Micrococcus, Torulopsis, Rhodotorula. Фосфатрастворяющие бактерии представлены 10 видами 6 родов: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Sarcina, Torulopsis, Sporobolomyces. 72,2 % выделенных штаммов обладали протеолитической активностью, 61 % – казеиназной, 94,4 % – каталазной, 27,7 % – амилолитической. Активность растворения фосфата кальция у этих культур колебалась от 0,01 до 0,05 мг PO4/л/сут); активность отщепления фосфора от фитина – от 0,003 до 0,017 мг PO4/(л/сут); выделение фосфорной кислоты при разложении лецитина – 0,0019–0,0024 мг PO4/(л/сут).

Микроорганизмам, участвующим в процессах регенерации соединений фосфора, принадлежит основная роль в обеспечении этим элементом байкальских организмов (Верхозина, Парфенова, 1983;

Парфенова, 1985).

Активность бактерий в донных отложениях Байкала выше, чем в водной толще. В поверхностных грунтах озера (до 5–7 см) количество микроорганизмов может достигать десятков-сотен миллионов клеток в 1 г грунта. Бактериобентос в зоне влияния р. В. Ангара (30–925 млн кл/г), р. Кичера (105–2027 млн кл/г) был богаче и особенно в районе р. Тыя (405–5170 млн кл/г). Основная масса аллохтонного органического вещества минерализуется в прибрежной зоне на малых глубинах. Поверхностные слои осадков представлены спорообразующими и неспорообразующими палочками, с глубиной залегания осадков до 80 % возрастает доля спорообразующих бактерий. В воде и грунтах в зоне влияния притоков высокая численность хемоорганотрофов (гетеротрофы, использующие в своей жизнедеятельности органические вещества), Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек нитрифицирующих (нитрифицирующие бактерии превращают аммиак и аммонийные соли в нитраты; аэробы), денитрифицирующих (бактерии, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота 2HNO32HNO2N2ON2), азотфиксирующих микроорганизмов (превращают растворенный в воде азот в нитраты) (Azotobacter chroococcum, A. agile, Clostridium pasterianum).

В приустьевых участках отмечена высокая численность бактерий, продуцирующих фосфатазу, нуклеазу, экзопротеазу.

Установлено, что притоки Байкала оказывают влияние на санитарные показатели воды оз. Байкал. Доля бактерий Escherichia coli в водах притоков составляет до 25 % от общего числа бактерий группы кишечной палочки. В прибрежных частях озера в воде отмечено значительное количество споровых бактерий рода Bacillus: B. cereus, B. cereus var. micoides, B. asterosporus, B. virgulus, B. idosus B. agglomeratus.

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 37 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.