БактериоБентос литорали среднего и южного колен Кольского залива :

Краткое описание

Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ... 7

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1. История микробиологических исследований грунтов северных морей и влияние абиотических факторов на бактериальное население вод- 11 ных экосистем...

1.1.1. История микробиологических исследований грунтов северных .. морей...

1.1.2. Влияние абиотических факторов на бактериальное население вод- ,-ных экосистем...

1.1.2.1 .Влияние органического вещества на развитие микроорганизмов... 16

1.1.2.2. Влияние биогенных веществ на развитие бактерий... 19

1.1.2.3. Антропогенное воздействие на микробиоценозы... 22

1.1.2.4. Влияние гидролого-гидрофизических условий на бактерии... 25

1.1.2.4.1. Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов. 25

1.1.2.4.2. Влияние солености водоема на бактерии... 28

1.1.2.4.3. Влияние ультрафиолетового излучения на бактерии... 30

1.1.2.4.4. Влияние на бактерии гидродинамического режима и адгезии... 31

1.2. Природные условия обитания микроорганизмов грунта литорали ,,« Кольского залива...

1.2.1. Географические характеристики Кольского залива... 33

1.2.2. Динамика вод Кольского залива... 34

1.2.3. Температура воды... 35

4

1.2.4. Соленость... 36

1.2.5.Гидрохимический режим водных масс и донных отложений Кольского залива...

1.2.6. Оценка антропогенной нагрузки Кольского залива... 39

1.3. Заключение... 45

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ... 46

2.1. Район проведения исследований... 46

2.2. Отбор проб... 49

2.3. Подготовка проб к анализу... 49

2.3.1. Обработка проб раствором NaOH... 49

2.3.2. Обработка проб с помощью ультразвуковых волн... 50

2.4. Определение гранулометрического состава грунта... 50

2.5. Определение числа бактерий методом прямой микроскопии... 51

2.5.1. Определение числа бактерий методом прямой микроскопии с окраской бактериальных клеток раствором эритрозина... 5 *

2.5.2. Определение числа бактерий методом эпифлуоресцентной микроскопии с окраской бактериальных клеток акридиновым оранжевым... 53

2.6. Определение числа гетеротрофных микроорганизмов методами глубинного посева и посева на поверхность питательной среды... 53

2.7. Определение модифицированного коэффициента Разумого... 54

2.8. Определение таксономической принадлежности микроорганизмов различных физиологических групп... 55

2.8.1. Выделение аммонифицирующих бактерий... 55

2.8.2. Выделение нитрифицирующих бактерий... 56

2.8.3. Выделение денитрифицирующих бактерий... 57

2.8.4. Выделение сульфатредуцирующих бактерий... 57

2.8.5. Выделение углеводородокисляющих бактерий... 58

2.8.6. Идентификация выделенных бактерий... 58

2.8.6.1. Изучение культуральных свойств микроорганизмов... 50

2.8.6.2. Изучение морфологических свойств микроорганизмов... 60

2.8.6.2.1. Окраска по методу Грама...

2.8.6.2.2. Определение спорообразования... 60

2.8.6.2.3. Определение подвижности... 61

2.8.6.3. Изучение биохимических свойств микроорганизмов... 61

2.8.6.3.1. Ферментация источников углеводов... 61

2.8.6.3.2. Определение фермента каталазы... 61

2.8.6.3.3. Определение наличия оксидазы... 62

2.8.6.3.4. Нитратредуцирующая способность... 62

2.8.6.3.5. Определение цитратного признака... 62

2.8.6.3.6. Определение продукции индола... 62

2.8.6.3.7.Определение сероводорода... 63

2.8.6.3.8.Рсакция с метиловым красным... 63

2.8.6.3.9.Реакция Фогеса - Проскауера (наличие ацетоина)... 63

2.8.6.3.Ю.Гидролиз мочевины... 63

2.8.6.3.11.Определение желатиназной активности... 63

2.8.6.3.12.0пределение декарбоксилаз лизина, аргинина, орнитина... 64

2.8.6.3.13.Определение фенилаланиндезаминазы... 64

2.8.6.3.Н.Липазная активность... 64

2.9. Статистическая обработка результатов... 65

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ... 66

6

3.1. Литологические особенности грунта литорали Кольского и его гра- "" нулометрический состав...

3.2. Влияние гранулометрического состава грунта на количественные ^q характеристики бактериобентоса...

3.3. Сезонная динамика количественных характеристик бактериального _~ населения грунта литорали Кольского залива...

3.4. Оценка пространственно-временной изменчивости физиологического состояния микробных ценозов в различных зонах литорали Кольского 88 залива...

3.5. Таксономическое разнообразие бактерий различных физиологиче- 95 ских групп...

3.6. Сравнительный анализ используемых в работе методов количест- ЮЗ венного учета бактериобентоса...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 113

ВЫВОДЫ... 115

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ... 118

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 120

Приложение 1... 149

Приложение 2... 150

Приложение 3... 151

ВВЕДЕНИЕ

Микроорганизмы играют важную роль в процессах круговорота вещества и энергии в водоемах. Грунт водоемов, особенно верхний слой осадков на литорали, является наиболее продуктивной зоной моря. В морских экосистемах за счет деструкционной деятельности бактерий утилизируется 60-80 % энергии органического вещества (Сорокин, 1977). В условиях литорали северных водоемов процесс распада органических остатков под влиянием микроорганизмов отличается высокой интенсивностью (Никитина, 1958; Ильинский, 2002). Кроме того, бактерии обладают способностью быстро реагировать на любые изменения в окружающей среде, возникающие под влиянием антропогенных и природных факторов.

Актуальность работы. Объектом исследований выбрана литоральная зона среднего и южного колен Кольского залива, которая представляет собой обширный, богатый бактериальным населением биотоп, существующий в условиях жесткого климатического режима и сильного антропогенного пресса. Количественные, функциональные и структурные параметры микробиаль-ных сообществ грунта литорали практически не изучены, что предопределяет высокую научную значимость таких исследований.

Цель и задачи работы. Цель исследований состояла в изучении пространственно-временной изменчивости структурных параметров бактериобен-тоса литорали Кольского залива. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

- осуществить анализ распределения количественных характеристик бактерио-бентоса фунта литорали Кольского залива в зависимости от удельной поверхности твердого субстрата различного гранулометрического состава;

- исследовать сезонную динамику и количественное распределение бактериального населения грунта выбранного района;

- оценить степень трофности акватории и состояние микробных ценозов в различных зонах литорали Кольского залива;

- изучить таксономическое разнообразие важнейших физиологических групп микроорганизмов грунта литорали Кольского залива.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований впервые получены данные о структурных параметрах бактериобентоса в литоральной зоне Кольского залива, выявлена зависимость количественного развития бактериобентоса от удельной поверхности твердого субстрата. Впервые проведен сравнительный анализ структурно-функциональных изменений микробных ценозов грунтов литорали кутовой части Кольского залива, дана оценка степени трофности исследованных акваторий. Исследовано таксономическое разнообразие важнейших физиологических групп микроорганизмов, выделенных из грунтов литорали Кольского залива.

Практическая ценность работы. Полученные данные могут быть использованы как в рутинной практике экологического мониторинга прибрежных зон морских акваторий, так и при оценке влияния антропогенного воздействия на водные экосистемы. Усовершенствованы схемы и разработаны практические рекомендации по выделению, культивированию и идентификации морских и эстуарных микроорганизмов, встречающихся в Кольском заливе.

Основные результаты выполненных исследований внедрены в учебный процесс; включены в учебно-методическую литературу для студентов высших учебных заведений по специальностям 011600 "Биология", 013500 "Биоэкология", 271000 "Технология рыбы и рыбных продуктов". Имеются акты о внедрении.

Апробация работы. Результаты исследований, проводимых с 1999 по настоящее время в рамках госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры микробиологии Мурманского государственного технического университета, представлены в отчетах о научно-исследовательской работе во Всероссийском научно-техническом информационном центре (г. Москва, 2000 — 2002 гг.).

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались в период с 1999 по 2003 гг. на:

1. Международном семинаре, посвященном памяти академика Е.М. Крепса "Адаптации животных и растений к условиям арктических морей (на уровне организма, популяции, экосистем)" (ММБИ КНЦ РАН, Мурманск, Апатиты, 1999);

2.10-й и 11-й научно-технических конференциях МГТУ (Мурманск, 1999,2000);

3. Конференции молодых ученых ММБИ, посвященной 275-летию Российской Академии наук (Мурманск, 1999);

4. 7-й международной выставке ИНРЫБПРОМ 2000 "Современные средства воспроизводства и использования водных биоресурсов" (Санкт-Петербург, 2000);

5. Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию основания Калининградского государственного технического университета (Калининград, 2000);

6. Международных конференциях "Вековые изменения морских экосистем Арктики. Климат, морской перигляциал, биопродуктивность" (ММБИ КЫЦ РАН, Мурманск, 2000,2001);

7. Научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов МГТУ (Мурманск, 2001);

8. Всероссийской научно-технической конференции "Наука и образование - 2002" (Мурманск, 2002);

9. Международной научной конференции "Новые технологии в решении проблем сохранения биоразнообразия в водных экосистемах" (Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2002);

10. Всероссийской научно-технической конференции "Наука и образование" (МГТУ, Мурманск, 2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем - 148 страниц, 16 рисунков, 29 таблиц, 3 приложения. Список литературы содержит

265 источника, в том числе 62 - на иностранных языках.

Список литературы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ