Химия донных осадков и разнообразие микробного сообщества соленого озера Борзинское (Забайкалье) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Е. Ю. Абидуева, С. М. Базаров, Б. Б. Батоболотова, С. П. Бурюхаев. Химия донных осадков и разнообразие микробного сообщества соленого озера Борзинское (Забайкалье)_

УДК 551.481.1

ХИМИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ И РАЗНООБРАЗИЕ МИКРОБНОГО СООБЩЕСТВА СОЛЕНОГО ОЗЕРА БОРЗИНСКОЕ (ЗАБАЙКАЛЬЕ)*

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МОН РФ №1990, РФФИ №14-34-50176

© Абидуева Елена Юрьевна, доктор биологических наук, лаборатория микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: [email protected]

© Базаров Сокто Мункуевич, аспирант Института общей и экспериментальной биологии СО РАН

Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: [email protected] © Батоболотова Бадарма Баировна, аспирант Бурятского государственного университета Россия, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а

© Бурюхаев Савелий Петрович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: [email protected]

Установлено, что для озера Борзинское характерны высокая минерализация от 204 до 382 г/дм3 и щелочные значения рН (9,4). Преобладающими ионами воды озера являются натрий, хлор. Несмотря на экстремальность условий, выявлено широкое распространение алкалифильных бактерий-деструкторов. Ключевые слова: озеро Борзинское, ионный состав, бактерии-деструкторы, скорости микробных процессов, минерализация, алкалифильные бактерии.

CHEMISTRY OF SEDIMENTS AND DIVERSITY OF MICROBIAL COMMUNITIES IN THE SALT LAKE BORZINSKOE (TRANSBAIKALIE)

Abidueva Elena Yu., Doctor of Biological Sciences, Microbiology Laboratory, Institute of General and Experimental Biology SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

Bazarov Sokto M., postgraduate, Institute of General and Experimental Biology SB RAS

6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

Batobolotova Badarma B., postgraduate, Buryat State University

24a, Smolina, Ulan-Ude, 670000, Russia

Buryukhaev Savely P., candidate of biological sciences, senior researcher, Institute of General and Experimental Biology SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia

It was found that Lake Borzinskoe is characterized by high mineralization from 204 to 382 g/dM3 and alkaline pH (9.4). Sodium, chlorine are the predominant ions of the lake water. Widespread alkaliphilic bacteria-destructors were revealed despite the extreme conditions.

Keywords: lake Borzinskoe, ionic composition, bacteria-destructors, rates of microbial processes, mineralization, alkaliphilic bacteria.

Озеро Борзинское находится в 24 км к юго-западу от г. Борзя, ограничено с запада плоскими сопками Хара Ундур и Убур-Толгой, с востока - холмистыми увалами Давасу-Толгой. Озеро лежит в пониженной части замкнутой котловины, имеет эллипсообразную форму, вытянутую с юго-запада на северо-восток, общая площадь непостоянна и меняется в зависимости от метеоусловий. Озеро является мелководным и характеризуется небольшой площадью водного зеркала (около 2,2 км2), щелочной водой со значениями рН 9,29-9,4, по содержанию растворенных солей относится к соленым с минерализацией от 204 до 382 г/дм3 (табл. 1). По ионному составу воды озеро относится к хлоридно-карбонатно натриевому типу.

Изучение ионно-солевого состава воды исследуемого озера показало, что преобладающим катионом является ион натрия, концентрация которого составляла 94,4 г/дм3 (табл. 2).

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

3/2015

Таблица 1

Морфометрические и физико-химические показатели оз. Борзинское

Дата отбора S, км2 h, м Т, 0С pH М, г/дм3 Eh, мВ

июль, 2002 2,2 0,3 н. д. 9,4 382,8 н. д.

август, 2014 н. д. н. д. 23,1 9,29 204 -291

8 - площадь, И - глубина, н. д. - нет данных

Таблица 2

Ионно-солевой состав воды озера Борзинское, г/дм3

С032" НС03 Г Na+ SO42 Cl" Ca Mg2

55,8 5,51 0,77 94,4 31,9 69,1 0,02 3,93

По анионному составу установлено доминирование хлорид-ионов. Содержание хлорид-ионов в воде озера Борзинское составляло 69,1 г/дм3. Высокие концентрации данного иона в воде озера объясняются его высокой миграционной способностью, которая определяется отсутствием биохимического барьера (микроорганизмы и растения их не потребляют, а животные хотя и используют, но не связывают) и барьера растворимости (с главными катионами образует хорошо растворимые соединения). Вследствие указанных причин ионы хлора беспрепятственно мигрируют с водами. Основными источниками поступления хлорид-иона являются минералы горных пород, почв и скоплений солей. Высокая подвижность иона натрия обусловлена теми же факторами, что и у хлорид-иона. Однако в этом отношении он уступает СГ-иону, поскольку Na+ может вступать в обменные реакции с поглощенным комплексом и, следовательно, выводиться из раствора, что объясняет отставание концентрации Na+ от Cl- в процессе роста минерализации воды. Источником иона Na+ в воде являются продукты выветривания изверженных пород, залежи солей, почвы и породы. Другим источником данного иона может быть вытеснение Na+ как одновалентного иона из поглощенного комплекса пород и почв 2-валентными ионами Са2+ и Mg2+, что способствует накоплению его в природных водах.

В процессах продукции озера участвуют цианобактерии, представленные почти исключительно нитчатыми формами родов Oscillatoria и Phormidium. Выявлены виды Oscillatoria sp., O. brevis (Kutz.) Gom., Phormidium retzii (Ag.) Gom. и Ph. frigidum Fritsch. Скорость общего фотосинтеза в поверхностных слоях осадков достигает 201,7-336,0 мг С/м2 сут. Деструкцию органического вещества осуществляют органотрофные бактерии. Численность бактерий-деструкторов в аэробных условиях варьирует в широких пределах от 10-103 кл в 1 см (целлюлозолитики) и до 10-10 (протеолитики). Скорость процесса сульфатредукции в донных осадках достигает 241-886 мг S/дм3 сут. Скорость ме-таногенеза составляет 139,68-182,64 мкл СН4/дм3 сут. На конечных этапах анаэробной деструкции большая часть органического вещества используется для восстановления сульфатов. Расход Сорг сульфатредукторами равен 180,9-664,7 мг С/дм3 сут., метаногенами - 300,38-392,76 мкг С/дм3 сут.

Одними из основных терминальных процессов деструкции органического вещества являются бактериальное восстановление сульфатов и образование метана. Скорость сульфатредукции в донных осадках достигает 241-886 мг S/кг сут. Скорость метаногенеза составляет 139,68-182,64 мкл СН4/кг сут. Балансовые уравнения и значения скоростей сульфатредукции и метаногенеза позволяют рассчитать потребление органического углерода на восстановление сульфатов и образование метана соответственно [1]. На конечных этапах анаэробной деструкции большая часть органического вещества используется для восстановления сульфатов. Расход Сорг сульфатредукторами был равен 180,9-664,7 мг С/дм3 сут., метаногенами - 300,38-392,76 мкг С/дм3 сут.

Полученные результаты показывают, что микроорганизмы различных физиологических групп принимают активное участие в процессах круговорота углерода в донных осадках соленого озера Борзинское.

Литература

1. Беляев С. С., Леин А. Ю., Иванов М. В. Роль метанобразующих и сульфатредуцирующих бактерий в процессах деструкции органического вещества // Геохимия. - 1981. - № 3. - С. 437-445.

References

1. Belyaev S. S., Lein A. Yu., Ivanov M. V. Rol' metanobrazuyushchikh i sul'fatredutsiruyushchikh bakterii v protsessakh de-struktsii organicheskogo veshchestva [The role of methanogenic and sulfate-reducing bacteria in process of organic matter destruction]. Geokhimiya - Geochemistry International. 1981. No. 3. Pp. 437-445.