Работа выполнена на базе лаборатории кафедры «Микробиологии» МГТУ. Целью работы явилось определение роли эпифитных гетеротрофных микроорганизмов, обитающих на талломах водорослей Fucus vesiculosus в качестве биоиндикаторов загрязнения воды литорали Кольского залива. В соответствии с целью в работе были поставлены и решены следующие задачи: определить общую микробную численность (ОМЧ) на талломе водоросли; определить ОМЧ внутренних стенок газовых везикул; выявить связь между микробиотой окружающей среды и поверхности таллома Fucus vesiculosus; провести морфологические исследования микроорганизмов в воде и на поверхности таллома Fucus vesiculosus. Для отбора проб были выбраны 3 станции: станция 1 - литораль мыса Притыка, станция 2 - литораль Абрам-мыса, станция 3 - прибрежная зона поселка Белокаменка. Исследования проводились в светлое время суток в период с февраля по март 2010 года. Пробы отбирали с помощью стерильной посуды в последнюю фазу отлива. Для исследований отбирали водоросли для микробиологических смывов с воздушных пузырей и анализа таллома, пробы воды для определения количества микроорганизмов в ней и ее гидрохимических характеристик. Водоросли собирали в стерильные пакеты стерильными перчатками. Посевы культивировали при температуре 6 °С для определения психрофильной микрофлоры, и при 20 °С - для определения мезофильной.
Общее микробное число определяли методом глубинного посева из разведений. Для исследования морфологического разнообразия использовали метод поверхностного посева в соответствии со стандартными микробиологическими методиками (Сакович, 2005; Теппер и др, 1993). Взятие смывов производились с помощью стерильных ватных тампонов. Разведения и жидкость для смывов готовили из морской воды. Колонии бактерий подсчитывали через 2 (при культивировании в комнатной температуре) или через 4 (при культивировании в 6 °С) суток. Результаты исследований таллома и внутренних стенок воздушного пузыря приведены в таблице (табл. 1).
В табл. 2 описаны физико-химические свойства воды литорали в точках отбора и результаты ее микробиологических исследований.
Средняя температура воды в период проведения исследований была равна 1,34 °С, соленость воды изменялась от 11 ‰ в южном до 26 ‰ в среднем колене.
1. Результаты микробиологических исследований таллома и внутренних стенок воздушных пузырей
|
Дата |
Станция, условия |
Таллом |
Воздушный пузырь |
|
ОМЧ, |
ОМЧ, |
||
|
3.02 |
Станция 3, 20 °С |
7,4⋅102 |
- |
|
2.03 |
Станция 1, 20 °С |
111,3⋅102 |
0 |
|
9.03 |
Станция 2, 6 °С |
158⋅102 |
0 |
|
15.03 |
Станция 1, 6 °С |
169⋅102 |
1⋅102 |
|
22.03 |
Станция 2, 20 °С |
198⋅102 |
1,1⋅102 |
2. Результаты микробиологических исследований воды и ее физико-химические свойства
|
Дата |
Точка отбора, условия |
ОМЧ, |
Соленость |
Температура |
pH |
|
3.02 |
Станция, 20 °С |
- |
26 ‰ |
-2 °С |
7,63 |
|
2.03 |
Станция 1, 20 °С |
0,6⋅102 |
14 ‰ |
+3 °С |
7,72 |
|
9.03 |
Станция 2, 6 °С |
26,5⋅102 |
- |
+2 °С |
- |
|
15.03 |
Станция 1, 6 °С |
2,8⋅102 |
11 ‰, |
+2,7 °С |
7,32 |
|
22.03 |
Станция 2, 20 °С |
15,8⋅102 |
21 ‰ |
+1 ° |
7,83 |
Наименьшее микробное число наблюдается на талломе водорослей, взятых на станции 3, культивированных при 20 °С. Максимальное ОМЧ в пробах, отобранных на станции 2 и культивированных при 20 °С. Но во всех случаях число клеток, приходящееся на 10 грамм таллома водоросли, не превышало десятков тысяч.
ОМЧ характеризует чистоту воды. На рис. 1 представлены данные по микробиологическим исследованиям воды литорали в точках отбора. При 6 °С наблюдается максимальные значения микробных чисел, что можно объяснить, вероятно, тем, что при данной температуре, психрофильные бактерии, составляющие значительную часть микробных биоценозов в северных морях (Перетрухина, 2006), оказываются в наиболее благоприятных условиях.
Рис. 1. Количественное содержание микроорганизмов в воде литорали Кольского залива на трех станциях
Исследования воды литорали станций 1 и 2 по разным температурным показателям находится примерно на одном уровне загрязнения.
Из рис. 2 видно, что перифитонных микроорганизмов на порядок больше, чем свободноживущих, что подтверждает исследования Лебедя и Цымбала. Это может быть связано с прижизненным синтезом и выделением полисахаридов, которые являются источником питания для соответствующих групп микроорганизмов (Лебедь, 1990). Так как исследования проводились в зимний период, то, вероятно еще и поэтому, психрофильных микроорганизмов в воде оказалось больше, чем мезофильных. Это, очевидно, связано с особенностями среды обитания эпифитных бактерий на поверхности макрофитов, более стабильной и защищенной от влияния факторов среды по сравнению с окружающими водами литорали (Перетрухина, 2006). Учитывая, что по характеру перифитона можно судить о загрязнении водоема, то можно сделать вывод о примерно равном загрязнении станций 1 и 2. Исходя из знаний механизмов движения воды в растительных клетках, можно предположить, что внутренние стенки газовых везикул Fucus vesiculosus должны быть стерильными. На талломе водорослей преобладали грамотрицательные микроорганизмы, среди которых было больше кокковых форм. Также в мазках обнаруживались грамположительные и грамотрицательные палочки. В воде преобладали грамотрицательные микроорганизмы, в основном - кокки. Преобладание Гр- палочковидных форм над другими может говорить о фекальном загрязнении. В данной работе обнаружено преобладание Гр- кокковых форм, что, вероятно, свидетельствует о том, что на экосистему Кольского залива влияют не только бытовые сточные воды, но и судоходство, а также талые воды, приносимые с побережья.
Рис. 2. Количественные данные исследований микробиоты окружающей среды и поверхности таллома Fucus vesiculosus
В результате проведенных исследований можно сделать следующий вывод. ОМЧ на талломе макрофитов намного больше, чем ОМЧ в воде. По полученным количественным данным исследуемые точки отбора можно распределить по уровню загрязнения: литораль поселка Белокаменка - станция 3 - наиболее чистая из рассмотренных, прибрежные зоны станций 1 и 2 - Абрам-мыс и мыс Притыка - находятся на примерно равном уровне загрязнения.
Список литературы
- Лебедь, А.А., Цымбал, И.М. О сезонной динамике макрофитов Севастопольских бухт // Экология моря. - 1992. - Вып. 40. - С. 39-43.
- Перетрухина, И.В. Гетеротрофный бактериопланктон литорали Кольского залива и его роль в процессах естественного очищения вод от нефтяных углеводородов: дис. ...
- Сакович, Г.С., Безматерных, М.А. Физиология и количественный учет микроорганизмов: учебное электронное текстовое издание. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005.
- Практикум по микробиологии / Е.З. Теппер, В,К, Шильникова, Г.И. Перевезева. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1993. - 175 с.