The effect of temperature on the activity of microorganisms in the area of the Bureiskiy Landslide

Толық мәтін

ВВЕДЕНИЕ

Исследования многолетней мерзлоты в условиях изменения климата показывают, что крупномасштабные эффекты на нашей планете могут быть связаны с биологической и химической активностью на микроскопическом уровне (Zona, 2016). В значительной степени это касается выделения парниковых газов, включая метан, оксиды углерода и азота (Dutta et al., 2006; Kwon et al., 2019). Многолетняя мерзлота представлена низкотемпературными биотопами, которые успешно заселены адаптированными к холоду организмами трех доменов: Bacteria, Archaea и Eukarya (Struvay, Feller, 2012).

Микроорганизмы холодных местообитаний находятся в постоянном динамическом состоянии, взаимодействуют с физической и химической средой, участвуя в биогеохимических циклах (Rivkina et al., 2004; Jansson, Tas, 2014). Показано, что многолетнемерзлые почвы являются важным источником не только парниковых газов, но и других летучих органических веществ, поступающих в атмосферу. Согласно проведенной масс-спектрометрии при оттаивании мерзлых грунтов Гренландии обнаружено >300 различных органических соединений (Kramshøj et al., 2018), которые могут вовлекаться в микробиологические процессы.

Таяние многолетней мерзлоты в последние годы сопровождается опасными геологическими явлениями (оползнями, провалами, наводнениями и др.), которые представляют угрозу для инфраструктуры региона (Andres, Badoux, 2018; Patton et al., 2019) и считаются важной предпосылкой для изменения качества поверхностных и подземных вод.

В северных областях Сибири и Дальнего Востока России, а также в других регионах мира с широким диапазоном изменения температур все более актуальными становятся исследования поведения мерзлых грунтов на крутых склонах, которые выступают факторами риска при строительстве дорог и эксплуатации водохранилищ (Кусковский, 2011; Zheng et al., 2019). Одним таким опасным явлением можно считать Бурейский оползень, который произошел в декабре 2018 г. при довольно низкой температуре (–36°С), он сопровождался речным цунами, поступлением в воду водохранилища большого объема разрушенных пород, раздробленной древесины и поверхностного слоя почв (Зеркаль и др., 2019; Кулаков и др., 2019; Махинов и др., 2019).

Предполагают, что при дальнейшем потеплении климата запасы углерода в многолетней мерзлоте будут подвергаться микробному разложению, генерируя дальнейшее потепление (Schuur et al., 2021), пересыхание почв и значительное перераспределение водных ресурсов (Lawrence et al., 2015). Недавно установлено, что микробные сообщества способны преодолевать пределы эволюционных допусков при изменении климата и даже влиять на формирование микробно-опосредованной холодоустойчивости у растений (Acuña-Rodríguez et al., 2020; Allsup et al., 2023). Базовой основой служат взаимосвязанные процессы микробиологической трансформации ОВ и адаптации микроорганизмов к изменению температуры (Oh et al., 2020).

Цель наших исследований – оценить активность роста на разных субстратах отдельных штаммов микроорганизмов, выделенных из воды Бурейского водохранилища (выше и ниже тела оползня, в поверхностных и придонных слоях воды) после длительного замораживания при –18°С и пяти циклов замерзания/оттаивания при разном диапазоне температур.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На Дальнем Востоке России участки многолетнемерзлых толщ приурочены к водоразделам и склонам северной экспозиции, включая долину бассейна р. Бурея. Водосбор Бурейского водохранилища расположен на территории с очень сложными мерзлотно-гидрогеологическими условиями (Кулаков и др., 2019). Мощность многолетнемерзлых пород достигает при сплошном распространении – 300–500 м, при слабо прерывистом – 100–300 м и при сильно прерывистом – 50–100 м (Мордовин и др., 2006). В южной части водосбора водохранилища в долинах некоторых притоков распространены массивно-островные и островные типы многолетнемерзлых пород, доходящие до редко-островного типа с толщиной <50 м.

При строительстве плотины ГЭС и формировании Бурейского водохранилища многие специалисты прогнозировали активизацию экзогенных геологических процессов в виде оползней. Впервые на Дальнем Востоке России в зимний период (11 декабря 2018 г.) при температуре -36°С произошел крупный оползень объемом 24.5 млн м³, сопровождавшийся перемещением большого объема горных пород. Оползень обрушился непосредственно в Бурейское водохранилище, перекрыв его на месте схода от берега до берега. Согласно расчетам, объем надводной части оползня превышал 4.5 млн м³, основная его часть находилась под водой. Глубина водохранилища на месте схода оползня была >70 м. Параметры оползня: длина – 800 м от края до края, высота – от 7.5 до 46 м. Описание геологических, геоморфологических и геофизических особенностей Бурейского оползня представлены в работах (Зеркаль и др., 2019; Кулаков и др., 2019; Махинов и др., 2019).

Высокая скорость прохождения волны и физические свойства почвы (большая пористость, способность к размыканию, повышенная пластичность) привели к полному разрушению почвенного покрова фактически до скальных пород. Весь органо-терригенный материал был смыт в водохранилище. Согласно проведенным расчетам, площадь разрушенного почвенного покрова достигла 120 га, с нее было смыто ~6000 т неразложившихся органических веществ органогенно-дерновых и торфянисто-органогенных почв и еще больше тонкодисперсного органического материала (Махинов и др., 2020). Изменение состава воды в зимний период в Бурейском водохранилище было исследовано непосредственно после схода оползня и проведения взрывных работ для восстановления гидрологического режима перед плотиной ГЭС (Кондратьева и др., 2020). Первые микробиологические исследования в зоне влияния оползня проведены в период ледостава и в весенний период 2019 г. (Кондратьева и др., 2021).

В августе 2022 г. пробы воды отобраны в двух заливах (Первый и Средний Сандар) на левом берегу Бурейского водохранилища, в которые поступили раздробленная древесина и поверхностный слой почвы, смытый речным цунами; а также поверхностные и придонные воды выше и ниже тела оползня (рис. 1).

 

Рис. 1. Карта-схема отбора проб воды в районе Бурейского оползня в августе 2022 г.: 1 – залив Первый; 2 – источник Средний Сандар; 3 – залив Средний Сандар; 4, 5 – выше тела оползня, поверхностная и придонная вода, соответственно; 6, 7 – ниже тела оползня, поверхностная и придонная вода; 8 – тело оползня; 9 – место схода тела оползня.

 

Содержание органических веществ в воде. Для оценки содержания ОВ в воде Бурейского водохранилища в районе оползня применяли спектрофотометрический метод (спектрофотометр Shimadzu UV-3600). Пробы воды фильтровали, используя мембранный фильтр (размер пор – 0.45 мкм). Основные водорастворимые фракции определяли при следующих длинах волн: суммарное содержание растворенных ОВ (ОВ₂₅₄) при λ = 254 нм, содержание ароматических соединений (ОВ₂₇₅) – при λ = 275 нм (Kumar, 2006). В качестве микробиологических показателей присутствия ОВ разного строения использовали численность основных эколого-физиологических групп бактериопланктона: культивируемые гетеротрофные бактерии, аммонифицирующие бактерии, нитрифицирующие; сульфатредуцирующие и бактерии, растущие на гуминовых веществах. Все микробиологические исследования проводили в трех повторностях. Для культивирования использовали соответствующие агаризованные питательные среды, численность выражали в колониеобразующих единицах (КОЕ/мл) (Намсараев и др., 2006).

Потенциальную активность микробных комплексов по отношению к различным источникам углерода, включая лактат кальция, пептон и гумат натрия, определяли по результатам их культивирования при температуре 20°С на среде М9 следующего состава (г/л): дистиллированная вода – 1, KH₂PO₄ – 1.33; K₂HPO₄ – 2.67; NH₄Cl – 1; Na₂SO₄ – 2; KNO₃ – 2; FeSO₄ ∙ 7H₂O – 0.001; MgSO₄ ∙ 7H₂O – 0.1. Источники углерода использовали в следующих концентрациях: лактат кальция и пептон – 2 г/л, гумат натрия – 0.2 г/л.

Выделение штаммов и подготовка к эксперименту. В летний период 2022 г. из поверхностных и придонных вод вокруг Бурейского оползня выделено 62 штамма микроорганизмов. Многие из них росли на богатых и разбавленных питательных средах, большинство штаммов продуцировали полимерный матрикс, обладали амилазной активностью и росли на агаризованной среде с гуматом натрия в качестве источника углерода. Для оценки устойчивости штаммов к минусовым температурам, циклическому замерзанию и оттаиванию были выбраны четыре штамма бактерий из разных местообитаний, с характерными физиологическими свойствами, защищающими их от экстремальных факторов: штамм 13 НП (ниже плотины, поверхностные воды), синтезирующий фиолетово-черный пигмент виолацин (violacin); штаммы 17ВП (выше плотины, поверхностные воды) и 40 НД (ниже плотины, придонные воды), продуцирующие слизистый матрикс; штамм 45ВД (выше плотины, придонные воды), образующий споры и способный быстро осваивать местообитание, благодаря скользящему росту.

Влияние минусовой температуры и условий оттаивания in vitro. Эксперимент проводили в стерильных одноразовых медицинских полимерных контейнерах на 50 мл с крышкой (Berimed, ООО “ЕВРОКЭП”, РФ).

Все варианты образцов питательного раствора с пептоном и гуматом натрия с внесенными инокулятами четырех штаммов замораживали в морозильной камере при –18°С. Первое длительное замораживание штаммов было в течение 30 сут. Затем проводили пять циклов поочередного замораживания/оттаивания через 7 сут. Формировали две группы образцов, которые отличались условиями оттаивания: медленное оттаивание в холодильнике при температуре от –18°С до +4°С; быстрое оттаивание при комнатной температуре от –18°С до +23°С (более широкий диапазон температуры оттаивания).

Для оценки адаптационного потенциала штаммов к минусовым температурам использовали два параметра: выживаемость на агаризованной среде РПА:10 при посеве штрихом; активность роста на жидкой среде с легкодоступным источником углерода пептоном после длительного 30-суточного замораживания. В конце эксперимента после пяти циклов замораживания/оттаивания определяли способность к росту на пептоне, лактате и гумате натрия.

Рост микроорганизмов на легкодоступных субстратах (накопление биомассы на пептоне и лактате) определяли фотометрическим методом по изменению оптической плотности культуральной жидкости на КФК-3-01 при длине волны 600 нм.

Особенности микробиологической трансформации гумата натрия определяли по изменению спектров растворенных ОВ в области 200–500 нм и значений абсорбции культуральной жидкости на 30-е сутки при разных длинах волн: изменение общего содержания ОВ при λ = 254 нм; присутствие ароматических групп при λ = 275 нм (Kumar, 2006; Ширшова и др., 2015), используя спектрофотометр SHIMADZU UV-3600.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Содержание ОВ и численность бактериопланктона Бурейского водохранилища. В летний период 2022 г. максимальное общее содержание растворенных ОВ₂₅₄ и ароматических соединений ОВ₂₇₅ в Бурейском водохранилище зарегистрировано в придонной воде выше тела оползня (табл. 1). В поверхностной воде содержание различных ОВ было в 2 раза меньше и минимально в заливах Первый и Средний Сандар. Возможно, такие различия связаны с присутствием в воде коллоидных фракций ОВ, продуктов разложения растительных остатков, которые отфильтровывали перед проведением спектрофотометрии. Доказательством могут служить результаты определения общей численности разных физиологических групп бактериопланктона (табл. 1).

 

Таблица 1. Суммарное содержание растворенных органических, ароматических веществ и численность различных физиологических групп бактериопланктона в Бурейском водохранилище в районе оползня (август 2022 г.)

№ станции	Содержание органических веществ, ед. абс.		Численность микроорганизмов, КОЕ/мл
	ОВ254	ОВ275	КГБ	АМБ	СРБ	НБ	ГВ
1	0.206	0.207	141 ± 2	82 ± 4	140 ± 4	60 ± 1	<500
2	0.285	0.229	57 ± 14	9 ± 3	24 ± 2	<10	–
3	0.163	0.130	151 ± 12	82 ± 4	282 ± 4	82 ± 3	49 ± 3
4	0.274	0.219	63 ± 14	40 ± 6	34 ± 2	22 ± 1	47 ± 2
5	0.415	0.337	75 ± 4	36 ± 1	80 ± 3	28 ± 1	42 ± 3
6	0.343	0.277	99 ± 11	25 ± 2	74 ± 2	13 ± 0.2	31 ± 3
7	0.297	0.239	85 ± 3	28 ± 1	66 ± 3	29 ± 0.2	25 ± 2

Примечание. АМБ – аммонифицирующие бактерии; ГВ – бактерии, растущие на гуминовых веществах; КГБ – культивируемые гетеротрофные бактерии; НБ – нитрифицирующие бактерии; СРБ – сульфатредуцирующие бактерии. “–” – не обнаружены. Местонахождение станций 1–7 дано на рис. 1.

 

Максимальная численность культивируемых гетеротрофных бактерий и сульфатредуцирующих бактерий отмечена в пробах воды из заливов Первый и Средний Сандар. Кроме того, здесь была выявлена высокая численность микроорганизмов, участвующих в цикле азота (аммонифицирующие и нитрифицирующие бактерии). В пробе придонной воды, отобранной выше тела оползня с максимальным содержанием растворенных ОВ₂₅₄ и ОВ₂₇₅, зарегистрирована высокая численность гетеротрофных и сульфатредуцирующих бактерий, но она была значительно ниже, чем в заливах. В пробах воды, отобранных ниже тела оползня, различия в численности бактериопланктона в поверхностных и придонных водах были незначительными, вероятно, из-за существующего гидродинамического перемешивания слоев воды после прохождения через узкий канал.

Влияние 30-суточного замораживания при –18°С на выживаемость штаммов. По мнению Глушаковой и др. (2021), краткосрочное замораживание (1–3 сут) замедляет рост и активность микробных сообществ, а после 7- и 15-суточного замораживания численность микроорганизмов повышается. Однако ранее получены иные сведения, что при длительном замораживании микроорганизмам требуется больше времени для адаптации к новым условиям после размораживания (Черобаева и др., 2011).

Выбранные для эксперимента четыре штамма бактерий перед замораживанием прошли адаптацию в течение 7 сут на двух субстратах: пептоне и гумате натрия. Затем их заморозили в водном растворе с этими источниками углерода. После 30-суточного замораживания и оттаивания при комнатной температуре проведена оценка активности штаммов с разным адаптационным потенциалом (к пептону и гумату натрия) на свежей питательной среде с легко доступным источником углерода (пептоном). Все штаммы показали свою жизнеспособность после замораживания при –18°С. Активность роста зависела от места их изоляции и предварительной активизации в течение 7 сут на разных субстратах (табл. 2).

 

Таблица 2. Активность роста штаммов микроорганизмов из разных местообитаний на жидкой среде с пептоном после 30 сут замораживания (–18°С) с разными источниками углерода (единицы оптической плотности при длине волны 600 нм)

Штамм	Место изоляции, субстрат адаптации	Активность роста штаммов
		Гумат натрия	Пептон
17ВП	Выше плотины, поверхностные воды	0.140±0.01	0.153 ± 0.02
13НП	Ниже плотины, поверхностные воды	0.133±0.02	0.155 ± 0.015
45ВД	Выше плотины, придонные воды	0.138±0.02	0.147 ± 0.02
40 НД	Ниже плотины, придонные воды	0.148±0.01	0.173 ± 0.01

 

Наиболее адаптированным к смене субстратов оказался штамм 40 НД, выделенный из придонных слоев воды ниже плотины. Максимальную активность на пептоне, несмотря на 30-суточное пребывание в замороженном состоянии, этот штамм проявлял при отсутствии смены субстрата (посев с пептона на пептон). Следует подчеркнуть, что независимо от местообитания все штаммы более активно росли in vitro при использовании легкодоступного источника углерода пептона до и после замораживания.

Известны различные метаболиты, которые защищают бактериальные клетки от холодового шока. Выявлен ряд белков, повышающих свою активностью в ответ на холод, которые участвуют в транспорте метаболитов из клетки и обеспечивают эластичность мембран (Koh et al., 2017). В нашем эксперименте утилизация пептона как источника аминокислот и пептидов могла сопровождаться активизацией защитной функции от холодового стресса.

Изменение состава гуминовых веществ после замерзания/оттаивания. Гуминовые вещества рассматриваются как неотъемлемый компонент ОВ водных экосистем, выполняющий множество жизненно важных функций. В состав молекул гуминовых веществ входят ароматические и алифатические структуры с различными функциональными группами (Bell et al., 2014; Lee et al., 2015). Такая сложность макромолекулярной структуры гуминовых веществ отражается, в первую очередь, в их физико-химических особенностях, приводит к уникальным и разнообразным взаимодействиям с разными соединениями и элементами, поэтому они играют значимую роль в биохимических процессах (Perminova et al., 2019).

Согласно полученным результатам (табл. 3), выбранные штаммы микроорганизмов отличались по своей способности трансформировать молекулы гумата натрия при разных условиях циклического замерзания/оттаивания.

 

Таблица 3. Влияние микроорганизмов из Бурейского водохранилища на изменение состава гуминовых веществ in vitro при разном диапазоне оттаивания

Штамм	Содержание органических веществ, ед. абс.
	254 нм	275 нм	254 нм	275 нм
	–18°С… +4°C		–18°С…+23°C
Контроль	3.035	2.715	3.110	2.650
17ВП	2.930	2.374	0.255	0.207
13НП	0.783	0.647	0.600	0.474
45ВД	0.734	0.592	0.526	0.426
40НД	0.643	0.501	0.551	0.433

Примечание. Контроль – исходный водный раствор гумата натрия.

 

Так, штамм 17 ВП, выделенный из поверхностной воды выше тела оползня, активно трансформировал молекулы гумата натрия при широком диапазоне температуры оттаивания (–18°С…+23°C). При изменении температуры оттаивании от –18°С до +4°С спектральные характеристики гумата натрия изменялись незначительно. Штаммы 45ВД и 40НД, выделенные из придонной воды выше и ниже тела оползня, оказались более активными при низкой температуре оттаивания, которая фактически соответствовала температуре придонных слоев воды in situ – 4–6°С. Для штамма 13НП из поверхностной воды ниже тела оползня, характерна активная трансформация ароматической составляющей гумата натрия при широком диапазоне температуры оттаивания (от –18 до +23°C). Незначительные изменения спектральных характеристик гумата натрия (рис. 2) зарегистрированы при участии штамма 17ВП при узком диапазоне оттаивания (–18°С…+4°С). Различия в изменении спектров гумата натрия при участии трех других штаммов отсутствовали.

 

Рис. 2. Спектральная характеристика изменения состава гуминовых веществ при разном диапазоне оттаивания: а – –18°С…+4°С, б – –18°С…+23°С; на оси ординат – единицы абсорбции, на оси абсцисс – длина волны; К – контроль; штаммы: 1 – 17ВП, 2 – 13НП, 3 – 45ВД, 4 – 40НД.

 

Рост штаммов на пептоне и лактате при разном диапазоне оттаивания. В результате экспериментальных исследований при длительном культивировании микроорганизмов на гумате натрия и пептоне установлено, что все выбранные штаммы, присутствующие в поверхностной и придонной воде вокруг тела оползня, мало отличались по своей активности на лактате, продукте трансформации растительных остатков, при низкой температуре оттаивания (–18°С…+4°C) (табл. 4). Максимальная активность роста на пептоне (при длительном культивировании на гумате натрия) отмечена у штамма 13НП, выделенного из поверхностной воды ниже тела оползня, независимо от способа оттаивания.

Однако при более широком диапазоне температуры оттаивания (–18°С…+23°C) максимальной активностью роста на лактате выделялся штамм 45ВД из придонной воды выше тела оползня, где отмечали максимальное содержание растворенных ОВ₂₅₄ (табл. 1). При длительном культивировании на пептоне и широком диапазоне температуры оттаивания (–18°С… +23°C) максимальная активность роста отмечена без смены субстрата у штамма 13НП из поверхностной воды ниже тела оползня, а при смене пептона на лактат у штамма 17ВП из поверхностной воды выше тела оползня. Поэтому основное условие активного роста при разном диапазоне температуры оттаивания – это предварительная адаптация к конкретному субстрату или смена субстратов.

 

Таблица 4. Влияние диапазона температуры оттаивания на активность штаммов микроорганизмов Бурейского водохранилища на разных источниках углерода (ОП 600 нм)

Штамм	Пептон	Лактат	Пептон	Лактат
	–18°С…+4°C		–18°С…+23°C
Длительное культивирование на гумате натрия
Контроль	0.023	0.015	0.020	0.014
17ВП	0.068	0.023	0.053	0.015
13НП	0.094	0.015	0.093	0.017
45ВД	0.062	0.015	0.052	0.036
40НД	0.030	0.016	0.094	0.015
Длительное культивирование на пептоне
17ВП	0.044	0.015	0.042	0.040
13НП	0.056	0.015	0.083	0.028
45ВД	0.053	0.016	0.051	0.030
40НД	0.040	0.018	0.057	0.016

 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Влияние климата на функционирование геосистем проявляется в виде ряда фундаментальных проблем, которые не всегда можно прогнозировать и предотвращать экологические риски, в основе которых лежат сложные природные процессы. Несмотря на многочисленные исследования, проводимые в Швейцарии с привлечением большого объема данных об ущербе от наводнений, селевых потоков и оползней за период 1972–2016 гг., не удалось доказать прямую связь этих процессов с изменением климата (Andres, Badoux, 2018).

Это связано с тем, что довольно трудно установить общие закономерности взаимодействия воды с горными породами, не принимая во внимание роль биогенного фактора, который оказывает существенное влияние на динамику многих процессов на поверхности Земли, в ее недрах и на так называемых биогеохимических барьерах. К таким уникальным барьерам относят зону оттаивания многолетней мерзлоты, где самым неустойчивым фактором является температура.

При исследовании процессов оттаивания в холодных регионах установлено, что наиболее экологически уязвимы внешние границы районов многолетней мерзлоты. Согласно расчетам, до 71% запасов углерода хранится в быстро оттаивающих минеральных почвах (Keuschnig et al., 2022). Однако, несмотря на обширные сведения о местах оттаивания многолетней мерзлоты и экспериментальные данные по замерзанию/оттаиванию почв и пород (Глушакова и др., 2021; Zhang et al., 2013), крайне мало общего представления об изменении экологической обстановки в районах с периодическим замерзанием/оттаиванием, особенно с точки зрения последствий поступления ОВ для биогеохимических процессов в водных экосистемах.

Последствия потепления климата приводят к эколого-биогеохимическим изменениям, которые учитывают, главным образом, по изменению состава парниковых газов в атмосфере. Однако известно, что изменение климата сопровождается активизацией метаногенных и метанотрофных микроорганизмов (Rivkina et al., 2007), которые оказывают влияние на другие формы микроорганизмов цикла углерода. Рост глобальной температуры приводит к крупномасштабным изменениям в биосфере и криосфере, включая многолетнюю мерзлоту (Margesin, Collins, 2019).

Изменения в динамике биохимических процессов в многолетней мерзлоте могут критически влиять на водные экосистемы и ландшафты непосредственно через активность микробных сообществ. Показано (Messan et al., 2020), что функциональная реакция микробиома многолетней мерзлоты на изменение температуры, имитирующей оттаивание, больше зависела от конечной температуры оттаивания, чем от местоположения отбора проб и их фильтрации.

Известны исследования, в которых доказана метаболическая активность микроорганизмов при низких температурах от –20°C (Christner, 2002) до –40°C (Price, Sowers, 2004). Наши экспериментальные исследования показали, что пребывание микроорганизмов в замороженном состоянии при –18°С в течение 30 сут и пять циклов замерзания/оттаивания не влияло на их жизнеспособность. Более того, важными факторами оказались диапазон оттаивания и присутствие органических веществ. Ранее установлено, что циклы оттаивания–промерзания приводят к интенсивным изменениям состава гумуса и его коллоидных физико-химических свойств. Эти изменения проявляются в повышении лабильности гуминовых веществ из-за увеличения полидисперсности их молекул (Vasilevich et al., 2018). Недавно выявлены различные по своему генезису противоморозные соединения (криопротекторы), антифризные белки, некоторые сахара, аминокислоты и органические кислоты, которые помогают адаптироваться к холоду, и обеспечивают выживание при отрицательных температурах (Hou et al., 2017).

Нами отмечено разное влияние лабильных и стойких ОВ на характер роста микроорганизмов в зависимости от диапазона температур оттаивания. По-видимому, в разных регионах могут проявляться свои механизмы формирования качества природных вод при таянии многолетней мерзлоты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования по оценке влияния изменения температуры на активность микроорганизмов из разных местообитаний в зоне влияния Бурейского оползня показали, что процессы сезонного замерзания и оттаивания оказывают влияние на пространственную структуру микробных сообществ. Выбранные нами штаммы бактерий различались по своей способности продуцировать полимерный матрикс, который выступал важным агентом к противостоянию длительному замораживанию и последующим пяти циклам замерзания/оттаивания. Несмотря на холодовой шок, все четыре штамма проявляли активность по отношению к ОВ разного строения (пептону, лактату, гумату натрия). Максимальную активность штаммов наблюдали при росте на пептоне. Предположительно, входящие в его состав олигомеры пептидов могли принимать участие в синтезе специализированных аминокислот, которые защищают бактериальные клетки от низких температур. Независимо от местообитания, выбранные изоляты бактерий участвовали в трансформации алифатической и ароматической составляющих в составе молекулы гумата натрия. Изменение структуры микробных сообществ в зоне взаимодействия воды с береговыми склонами может служить причиной доминирования холодолюбивых метаногенных бактерий и накоплению метана в поровом пространстве горных пород вокруг тела оползня. Полученные результаты свидетельствуют, что микробиологические процессы становятся решающими для прогнозирования состава поверхностных и придонных вод в водохранилище при сезонном изменении температурного режима.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность коллегам из лаборатории гидрологии и гидрогеологии Института водных и экологических проблем ДВО РАН А.Н. Махинову, В.И. Киму и Д.В. Матвеенко за отбор проб воды из Бурейского водохранилища.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена по Государственному заданию Министерства науки и высшего образования РФ № 121021500060-4.

Авторлар туралы

L. Kondratyeva

Institute of the water and ecology problems, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: freckles2008@yandex.ru
Ресей, Khabarovsk

D. Andreeva

Institute of the water and ecology problems, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: freckles2008@yandex.ru
Ресей, Khabarovsk

Z. Litvinenko

Institute of the water and ecology problems, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: freckles2008@yandex.ru
Ресей, Khabarovsk

E. Golubeva

Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences; Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Pacific State University”

Email: freckles2008@yandex.ru
Ресей, Khabarovsk; Khabarovsk

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар