Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ

Земская, Тамара Ивановна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ"

правах рукописи

□ОЗОБЫ^ые

ЗЕМСКАЯ Тамара Ивановна

Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ

03.00.16 - экология 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Улан-Удэ - 2007

003068566

Работа выполнена в Лимнологическом институте Сибирского отделения РАН, г. Иркутск

Научный консультант: д.б.н., профессор Намсараев Баир Бадмабазарович Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Бузолева Любовь Степановна доктор биологических наук, профессор Горленко Владимир Михайлович доктор биологических наук, профессор Саралов Александр Иванович

Ведущая организация - Институт биологии внутренних вод РАН им. И.Д. Папанина

Защита состоится «15» мая 2007 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, биолого-географический факультет, конференц-зал

Факс: (3012)21-15-93, E-mail: d21202203@mail.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета.

Автореферат разослан « 9 » апреля 2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат биологических наук

Н.А. Щорноева

Актуальность исследований. Процессы круговорота углерода, серы, азота и других биогенных элементов тесно сопряжены с деятельностью микроорганизмов. Активность связанная с продукцией углекислого газа, метаногенезом, денитрификацией, сульфат-, и железоредукцией и продукцией жирных кислот зарегистрирована в морских и озерных осадках (Кузнецов, 1970; Заварзин, 1972; Ekendahl & Pedersen, 1994; Phelps et al., 1994; Krumholz et al., 1997; Wellsbury et al., 1997; Иванов, Каравайко, 2004; Parkes et al., 2005). Движущей силой биосферных процессов является цикл углерода, а его весьма важной частью является цикл метана. Повышенный интерес к циклу метана инициирован несколькими открытиями. Исследования глубоководных гидротермальных источников и холодных сипов в приконтинентальных участках океана показали обилие уникальных организмов, трубчатых червей, креветок и гигантских серных бактерий (MacDonald et al., 1989; Fisher, 1990; Sahling et al., 2002; Boetius, Suess, 2004). В таких районах синтез органического вещества осуществляется микроорганизмами за счет энергии неорганических восстановленных соединений и углекислоты окружающей морской воды. Исследованиями последних лет на Байкале установлены многочисленные зоны субаквальных разгрузок (Гранин, Гранина, 2002; Клерке и др., 2003; Хлыстов, 2006), где в водную толщу озера поступают разнообразные углеводороды. Открытие гидротермального вента в б. Фролиха на Байкале показало наличие богатого сообщества представителей высших организмов - губок, хирономид, моллюсков, основой для жизнедеятельности которых является древний метан (Кузнецов и др., 1991; Grachev et al., 1994).

Есть еще один аспект, который инициирует исследование микроорганизмов круговорота углерода, как в мире, так и на Байкале, это открытие больших скоплений газовых гидратов (Кузьмин и др , 1998; Клерке и др., 2003). На настоящее время озеро Байкал является единственным пресноводным водоемом, где обнаружены значительные запасы гидратов метана. Каким образом поддерживается его баланс, и какие микроорганизмы

участвуют в образовании и деструкции метана в ультрапресном водоеме, до сих пор оставалось неизвестным.

Следует отметить, что большая часть из перечисленных явлений нова для Байкала и не имеет аналогов в других пресноводных экосистемах, поэтому исследование микроорганизмов и процессов, происходящих в таких районах, имеет теоретическое значение. Цели и задачи работы:

Целью данной работы было комплексное исследование микроорганизмов, участвующих в круговороте углерода в донных осадках озера Байкал, различающихся геохимическими обстановками: в глубоководной зоне южной, средней и северной котловин, в районах грязевых вулканов, нефтепроявлений и подводного термального источника в б. Фролиха.

Были поставлены следующие задачи.

1. Исследовать численность микроорганизмов, участвующих в деструкции органического вещества в донных осадках различных зон и районов озера Байкал.

2. Изучить с помощью радиоактивно-меченных субстратов скорости процессов деструкции органического вещества и выявить ключевые для донных осадков озера Байкал процессы.

3. Изучить микробные сообщества в районах субаквальных разгрузок: грязевые вулканы, подводный термальный источник в б. Фролиха (Северный Байкал).

4. Установить филогенетическое положение байкальских микроорганизмов из этих районов по данным анализа гена 16 8 рРНК и провести сравнение со структурами пресноводных и морских последовательностей.

5. Оценить возможность существования процесса анаэробного окисления метана в ультрапресном водоеме.

6. На основе анализа структуры гена 168 рРНК исследовать сообщества микроорганизмов в донных осадках, сформированных в различные временные периоды.

Научная новизна работы: Впервые для исследования микроорганизмов обитающих в осадках Байкала, применен комплексный подход, который включает одновременное изучение физико-химических, геохимических и молекулярно-микробиологических параметров в одних и тех же образцах воды и донных осадков. С использованием данного подхода охарактеризована количественная структура микроорганизмов в разных слоях осадков с учетом экологических условий и времени их формирования. Исследование распространения различных видов аэробных и анаэробных, автотрофных и гетеротрофных, психрофильных, мезофилъных и термофильных бактерий показало, что их количество определяется конкретными условиями: наличием кислорода, необходимых для их жизнедеятельности биогенных элементов. Выделены доминирующие в определенных биотопах группы микроорганизмов, оценен их вклад в процессы круговорота углерода и других биогенных элементов.

Впервые проведены масштабные измерения скоростей процессов деструкции органического вещества в донных осадках озера Байкал, в том числе в районах грязевых вулканов и гидротермального вента. Установлено, что на конечных этапах деструкции органического вещества в донных осадках озера Байкала преобладает метаногенез, в большинстве осадков озера Байкал скорость этого процесса значительно превышает сульфатредукцию. При этом большая часть органического вещества используется для синтеза метана. И только в местах поступления антропогенного органического вещества и сульфатов скорость восстановления сульфатов опережает процесс метаногенеза. Поэтому увеличение числеиности и активности сульфатредукторов в донных осадках отдельных районов озера Байкал может служить индикатором экологического неблагополучия.

Показано, что наиболее интенсивно процессы деструкции осуществляются в местах поступления и концентрации органического вещества. К ним относятся поверхностные слои осадков, куда из фотических слоев водной толщи поступают остатки фитопланктона, и прибрежные районы, особенно приустьевые участки, куда с терригенным и речным сносами поступает значительное количество растительного опада и других органических веществ.

Впервые в районе гидротермального вента в бухте Фролиха (Северный Байкал) исследованы микробные сообщества - микробные маты, основу которых составляют бесцветные серные бактерии рода ТЫорЬса Получены первые данные по их распространению, экофизиологии и филогенетическом положении.

Впервые с помощью комплекса радиоизотопных, микроскопических, молекулярно-биологических методов исследованы микробные сообщества в районах приповерхностного залегания газовых гидратов, оценена филогенетическая структура сообществ в разных слоях осадка. Биогеохимические данные показывают, что основой сгущения жизни в районах субаквальных разгрузок является деятельность метаногенных, метаноокисляющих и бесцветных серных бактерий, использующих энергию восстановленных газов. Установлено, что в районах поступления флюидов микроорганизмы формируют своеобразный биологический фильтр, препятствуя поступлению сероводорода, метана и других соединений из донных осадков в водную толщу.

В районе повышенных концентраций метана с помощью электронной трансмиссионной микроскопии обнаружено большое количество морфологически разнообразных форм бактерий, спор и цист. Наличие внутри клеток внутрицитоплазматических мембран (ВЦМ) позволило идентифицировать их как метанотрофные бактерии. Эти результаты подтверждены данными сравнительного анализа функциональных генов-метанмонооксигеназ, присущих метанотрофным бактериям. Впервые исследовано разнообразие архей в донных осадках озера Байкал, установлено наличие последовательностей, относящихся к царствам Сгепагскаео1а и ЕгиуагсИаеШа.

Основные защищаемые положения диссертации.

1. Распределение и структура сообществ микроорганизмов в донных отложениях озера Байкал определяются химической обстановкой, спектром органических субстратов и наличием субаквальных разгрузок углеводородсодержащих флюидов.

2 В процессе деструкции органического вещества микроорганизмами в донных осадках озера Байкала значительная его часть идет на образование метана Окисление метана осуществляется аэробными мстанотрофами в придонной воде и поверхностном слое осадков, анаэробное окисление возможно лишь в зонах субаквальных разгрузок минерализованных флюидов.

3. В местах субаквальных разгрузок газонасыщенных флюидов на дне Байкала формируются особые микробные сообщества, использующие энергию восстановленных газов для образования органического вещества. Изотопный состав углерода в бентосных организмах и органическом веществе осадков свидетельствует о вовлечении глубинного метана в круговорот углерода.

мировой базе данных. Байкал мог быть, и по-видимому, продолжает оставаться потенциальным резервуаром микроорганизмов, способных при благоприятных условиях, завоевывать новые экологические нишы. Практическая значимость. Для микробиологических исследований донных отложений озера Байкал адаптированы и внедрены молекулярные методы. Создана автоматизированная система подсчета бактерий, которая апробирована и используется при проведении мониторинговых работ в Южном Байкале.

Проведенные исследования скоростей образования и деструкции метана необходимы для оценки его вклада в общий круговорот углерода, а также оценки потока поступления из донных осадков в водную толщу и в атмосферу. Эти результаты будут полезны для прогноза возможности катастрофических выбросов метана в водную толщу. Данные по распределению различных видов микроорганизмов, в том числе метанотрофных, могут быть использованы в качестве индикаторных показателей мест разгрузки метана и мониторинга деятельности микроорганизмов.

Создан банк данных байкальских последовательностей фрагментов гена 16Б рРНК и гена ртоА метанотрофных бактерий, включающий 430 последовательностей, 92 из них зарегистрированы в ЕМВЬ-банке данных. Полученные нуклеотидные последовательности могут служить основой для конструирования зондов для гибридизации, что позволит проводить количественную оценку структуры микробного сообщества донных осадков озера Байкал и оценивать качество его вод.

соискателя заключался в постановке научных задач, в непосредственном участии в получении материалов и участии на всех этапах исследований, а также в их обсуждении и подготовке публикаций. Диссертантом сформировано направление, основанное на комплексном подходе исследования микробных сообществ с использованием микробиологических, молекулярных, физико-химических методов,

Исследования были выполнены в рамках планов НИР Института «Механизмы диагенеза байкальских осадков: микробиальные и геохимические процессы» (2001-2003 гг.), «Разработка и апробация комплексной системы химического, биологического и дистанционного мониторинга экологической системы озера Байкал, прогноз состояния экосистемы на ближайшее десятилетие» (2004-2006 гг.), а также при поддержке грантов РФФИ-Байкал № 97-04-96206 и 97-04-96270, РФФИ № 97-04-485, 01-05-97256, 03-05-65289, № 05-05-65291, Интеграционных проектов СО РАН №147 «Природные и синтетические газовые гидраты», №58 «Углеводороды Байкала и роль архей и других микроорганизмов в их деградации и образовании», программ Президиума РАН: №13 «Изменения окружающей среды и климата: природные катастрофы», проект «Исследование биологических сообществ барьерных зон, обеспечивающих формирование чистых вод Байкала и ограничивающих проникновение чужеродных видов»; №18 «Происхождение и эволюция биосферы», проект «Исследование механизмов функционирования микробных сообществ барьерных зон, как основного фактора динамической устойчивости экосистемы озера Байкал».

международных симпозиумах "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History" (SIAL III), (Иркутск, 2002), (S1AL IY) (Берлин, 2006), на всероссийской конференции «Биоразнообразие и функционирование микробных систем Центральной Азии», Улан-Удэ, 2003; на международном симпозиуме «Газовые гидраты в экосистеме Земли», 2003; международном симпозиуме «Микроорганизмы в экосистемах озер, рек и водохранилищ» (Иркутск, 2003); на Г1 FEMS Congress of European Microbiologists, Slovenia (Ljubljana, 2003); на XV Международной школе морской геологии (Москва, 2003); международном рабочем совещании «Происхождение и эволюция биосферы» (Новосибирск, 2005).

Публикации: Основные материалы диссертации опубликованы в 105 публикациях, в том числе 1 монография, 25 статей в рецензируемых журналах, 3 авторских свидетельства, 77 публикаций в сборниках и материалах конференций.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения и 7 глав, списка литературы, содержащего 406 источников, в том числе 210 на иностранном языке. Диссертация изложена на 330 стр., содержит 50 текстовых таблиц, иллюстрирована 69 рисунками и фотографиями.

Глава 1. Материалы и методы исследования Материалы, являющиеся предметом обсуждения данной работы, были собраны автором в 1990-2006 гг. в верхнем слое осадочной толщи осадков озера Байкал в различных геохимических обстановках: в глубоководной зоне южной, средней и северной котловин, в районах грязевых вулканов, нефтепроявлений и подводного термального источника в б. Фролиха. Отбор осадков осуществляли с помощью грейфера, бентосной трубки и трех видов гравитационных труб. Кроме того, был исследован глубоководный керн BDP-96-2 с Академического хребта, полученный в рамках проекта «Байкал-Бурение».

Пробы на химический и микробиологический анализы отбирали из их срединной части кернов с соблюдением стерильности. Поровые воды

получали на борту судна сразу после отбора осадков, центрифугируя пробу осадка 20 минут при 8 тыс. оборотов. Концентрацию анионов измеряли методом жидкостной хроматографии на хроматографе "Милихром-2А" по методикам (Барам и др., 1999, Верещагин и др., 2000) с относительной погрешностью 5-7% (для хлоридов до 10%).

Температуру, pH и Eh осадков измеряли портативными приборами РН-82 и SC-82 (фирма YOKOGAWA, Япония) непосредственно после вскрытия кернов.

При исследовании метаболизма бесцветных серных бактерий определяли концентрацию ионов хроматографическим методом в осадках, окружающих бесцветные серные бактерии и в измельченной биомассе самих бактерий. Для детекции нитратов использована качественная реакция окисления дифениламина, который в концентрированной серной кислоте дает в присутствии NO3"1 интенсивное синее окрашивание (Киселев, 1954).

Определение биомассы Thioploca проводили в 20-сантиметровом керне с шагом в 1 см. В каждой пробе отбирали в трехкратной повторности 1 см1 керна. Весь объем проб просматривали под бинокуляром, подсчитывали количество нитей Thioploca и определяли их размеры. Объем клеток рассчитывали по формуле объема цилиндра, а вес сухой биомассы определяли с учетом коэффициента 1.6 (Романенко, Кузнецов, 1974). Полученные ряды измерений различных морфологических параметров бактерий были подвергнуты статистическому анализу средствами пакета Microsoft Excel 2002

Общую численность микробных клеток (ОЧМК) подсчитывали на мембранных фильтрах с размером пор 0,2 мкм, под эпифлуоресцентным микроскопом Olympus (Япония) при увеличении 3700. Окрашивание проводили с использованием флуорохромного красителя ДАФИ (4,6-диамидино-2-фенилиндол), либо акридин оранжевого. Расчет ОЧМК проводили в соответствии с методикой Романенко (Романенко, Кузнецов, 1974).

Исследование численности микроорганизмов различных физиологических групп производили по методикам, указанным в руководствах (Романенко, Кузнецов, 1974; Кузнецов, Дубинина, 1989; Ванштейн, Лауринавичус, 1989). Электронно-микроскопические исследования проводили по методике (Гальченко, 2001), срезы бактериальных клеток получены на микротоме LEICA ULTRACUT R и проанализированы с помощью трансмиссионного электронного микроскопа (LEO 100В).

Для выделения суммарпой бактериальной ДНК из донных осадков использовали комбинированный метод (Marmur, 1961; Ogram et al., 1987; Holben et al., 1988; Rochelle, 1992), из бесцветных серных бактерий метод, описанный A. Teske (1999) Качество ДНК устанавливали спектрофотометрическим методом (Маниатис и др., 1984). Для исследования сообщества бесцветных серных бактерий также использовали метод денатурирующего градиентного гель-электрофореза (Майерс и др., 1990; Fodde, Losekoot, 1994).

Клонирование и секвенирование фрагмента гена 16S рРНК осуществляли по методам, указанным в книге (Маниатис и др., 1984; Sambrook et al., 1989) с использованием автоматического секвенатора нуклеиновых кислот CEQ8800 Backman Coulter.

Анализ полученных нуклеотидных последовательностей проводили путем поиска гомологичных последовательностей в трех банках данных (GenBank, EMBL и DDBJ) с помощью программы BLASTN (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast). Для установления позиционной гомологии последовательностей применялась программа CLUSTAL W. Для построения эволюционных деревьев использовали пакет программ TreeConW (версия 1.3Ь). В исследовании использованы универсальные эубактериальные (Lane et al., 1985), цианобактериальные (Денисова и др., 1999), функциональные праймеры на гены ртоА фрагмента mMMO, ттоХ фрагмента pMMO, nifH

(McDonald et al., 1999), праймеры для Thioploca (Kojima H. et al., 2003) и для архей (Hallam et al., 2003).

Для установления филогенетического статуса микроорганизмов иснользован метод гибридизация in situ (FISH-гибридизация и CARD-FISH). Фиксация клеток проводилась по методикам (Glokner et al., 1996, Mussmann et al., 2006).

Интенсивность микробных процессов определяли радиоизотопным методом на борту судна (Сорокин, 1975; Беляев и др., 1975). Для оценки геохимической активности микроорганизмов различных физиологических групп проводили радиоизотопные исследования с использованием 14С и 35S меченных соединений, для количественной оценки темповой ассимиляции углекислоты ( С -бикарбонат), окисление метана (14С -СН4), метаногенеза (литотрофного с 14С - бикарбонатом и ацетоклассического с 14С -ацетатом, меченным по метальной группе) и сульфатредукции (35S -сульфат).

Для доказательств вовлечения соединений в микробный метаболизм использовали анализ стабильных изотопов углерода и азота в биомассе различных представителей зообентоса, фитопланктона и Thioploca Измерения проводили на масс-спектрометре (delta-S, Finigan-mat) в Центре экологических исследований Киотского университета (Япония) и Центра технологий г. Китами.

Глава 2. Литературный обзор Рассмотрены основные процессы, осуществляемые микроорганизмами на различных стадиях деструкции органического вещества и методические подходы для их исследования.

Глава 3. Донные осадки озера Байкал — среда обитания микроорганизмов 3.1. Геолого-геофизические характеристики, обеспечивающие

деятельность микробных сообществ Озеро Байкал находится в рифтовой зоне и имеет тектоническое происхождение (Байкальский рифт, 1975). Формирование южной и

центральной байкальских котловин относится на конец эоцена - олигоцена (30-35 млн. лет), а северной котловины на миоцен в интервале 10-3.0 млн. лет (Мац и др., 2001). Работами многочисленных исследователей подтверждено, что осадочная запись оз. Байкал является уникальным архивом, содержащим непрерывную запись изменений окружающей среды и климата Внутренней Азии за последний ледниковый/межледниковый переход (Безрукова и др., 1991), последний и предшествующие ледниковые/межледниковые циклы (Peck et al., 1994; Коллектив участников проекта «Байкал-бурение», 1998), а также весь плейстоцен и плиоцен (Коллектив участников проекта «Байкал-бурение», 1998; 2000).

Согласно геофизическим данным озерная котловина представлена 4 осадочными бассейнами: северным, центральным, южным и Селенгинским (Hutchinson et al., 1992). Максимальная мощность осадков в этих бассейнах равна 4.4 км, 7.5 км, 7.0 и 7.5 км соответственно. Строение верхнего осадочного слоя всех бассейнов и поднятий озера очень однообразно, осадки представлены чередующимися слоями алеврито-пелитового диатомового ила и слоями тонких бездиатомовых ледниковых глин (Князева, 1955; 1957; Голдырев, 1982; Karabanov et al., 1992; Карабанов, 1999). Природа ритмичной слоистости осадков озера обусловлена чередованием теплых высокопродуктивных и холодных малопродуктивных периодов (Безрукова и др., 1991; Karabanov et al., 1998). Осадки в таких районах характеризуются наличием окисленного слоя, мощность которого в среднем превышает 2 см, средние значения редокс потенциала поверхностных осадков глубоководных районов озера Байкал (Ehn) составляет в среднем +500 мВ (Granina, 1992).

В районах субаквальных разгрузок строение верхнего осадочного слоя отличается от типичных. В кернах отсутствует окисленный слой, лишь в отдельных случаях верхние миллиметры осадка имеют коричневатый оттенок; редокс потенциал поверхностных отложений меняется в интервале от +595 до -238 mV. В большинстве кернов отсутствовал слой диатомового ила, осадки обильно насыщены газом и в них найдена грязевулканическая

брекчия. Последний признак характерен для морских грязевых вулканов, где более плотные глинистые частицы выносятся на поверхность из более древних горизонтов осадочного чехла потоком грязевулканического флюида - смеси глубиной воды, газа и древних глинистых и других отложений (Соловьев, Гинзбург, 1994). В Байкале поступление грязевулканических газонасыщенных флюидов через канал подтверждается данными по составу диатомовых водорослей, поступающих вместе с ними из более глубоких слоев осадка. В частности при исследовании керна, из района грязевого вулкана «Маленький» обнаружены древние виды диатомей рода Tertiariiis, которые обитали в Байкале в плиоцене (рис. 1), максимум их концентрации приходился в слое осадка, относящегося к голоценовому оптимуму (7,5 тыс. лет до н.в.). О разгрузке флюида в этом районе свидетельствуют данные изотопов радиогенных аргона и гелия в газовых гидратах (ГГ), их значения показывают, что разгружающийся флюид поступает со значительных глубин, где происходило насыщение его газовой фазы коровым (около 90%) и мантийным (около 10%) гелием (Matveeva et al., 2003). Древние диатомеи в больших количествах присутствуют и в кернах, отобранных вблизи грязевых вулканов «Большой» и "К-2"

3.2. Органическое вещество донных отложений озера Байкал Одним из факторов, определяющим развитие микроорганизмов в донных отложениях, является содержание и качественный состав органического вещества. Его содержание в исследуемых нами осадках не превышало средних для озера величин (Выхристюк, 1970; 1985), концентрация С org составляла от 0.14% (песчано-гравийно-галечный материал) до 4.89% (плотная глина). Содержание белка, целлюлозы, ацетата, обеспечивающих начальные этапы деструкции ОВ, варьировало в осадках озера Байкал, соответственно от 186 до 910 мкг в кг сырого ила, от 300 до 2980 мг/кг сырого ила, от 0,08 до 2,36 мг С/л поровой воды. Наибольшие их концентрации выявлены в поверхностных слоях осадков, где отмечалась

высокая численность аэробной и анаэробной микрофлоры, а также в б. Фролиха и отложениях прибрежных и приустьевых зон Байкала.

Возраст, тыс. календ лет

0 5 10 15

1 ■ ■ I . I I ■ I I I ■ ■ ■ . I ■

Ди атоме и, млн/г

Метай, мкл/кг/сут

Сульфат в перовых водах, мг/л

Современные ди это мои

Л., и

20 10 О

Окисление метана, мкл/кг/сут

Сульфат. 2 редукция, мкг Б/кг/сут

Глубина, см

Рис. 1. Распределение диатомовых водорослей, скорости процессов и содержание сульфат иона в керне из района грязевого вулкана «Маленький».

Донные отложения типичных районов Байкала практически бескарбонатны (Князева, 1954; Мизандронцев, 1975; Са11епс1ег, Сгашпа, 1992). Образование карбонатов, в виде сидерита и родохрозита, предсказанное И.Б. Мизандронцевым (1975), отмечено в глубоководных отложениях в районе подводного термального источника в бухте Фролиха (Са11епс1ег, Сгашпа, 1992), керне ВОР-98 (Коллектив..., 2000). Эти минералы нами обнаруживались неоднократно и в районах грязевых вулканов. Аутигенное карбонатообразование с участием углекислоты, образуемой

микроорганизмами в результате анаэробного окисления метана, отмечается в районах залежей газовых гидратов в очагах разгрузки флюидов в морях (Леин и др., 2000; Пименов и др., 2000; Aloisi et al., 20004 Peckmann, Thiel, 2004). Исследование изотопного состава углерода, кислорода и водорода (5 D) в осадках грязевых вулканов «Маленький» и «К-2» и найденных там аутигенных карбонатах свидетельствуют о более значимой роли в изученных структурах процесса образования метана, а не его окисления (Krylov et al., 2006). С помощью метода гибридизации т situ (CARD-FISH, Ishii et al., 2006) в карбонатных прослоях и граничащих с ними тонких слоях осадков нами выявлены живые микроорганизмы, часть из которых гибридизовалась с зондами для сульфатредуцирующих бактерий и планктомицетов.

По изотопному составу углерода органических и неорганических веществ можно проследить их генезис и взаимосвязи между различными группами биоты экосистем (Галимов, 1968; Галимов, Кодина, 1982). О быстром вовлечении метана различного генезиса в исследуемых нами районах свидетельствуют данные изотопного состава углерода. В частности отмечен необычно легкий изотопный состав (до -49,5 %о) органического вещества осадков и бактериальных матов в районе гидротермального подводного источника в бух. Фролиха. Более легкий изотопный состав углерода в осадках и бентосных организмах наблюдался лишь в зонах субаквальных разгрузок, в образцах собранных вне таких зон, отмечен более тяжелый состав изотопов углерода, соответствующий значениям характерным для пелагической пищевой сети (Yoshii et al., 1999). Необычно легкий изотопный состав отмечался также в углероде гидратов метана из грязевого вулкана «Маленький» (-60 %о). В таких районах на дне Байкала найдена необычно высокая концентрация бентосных животных, в частности, хирономид. Эспериментально установлено, что изотопный состав углерода этих животных характеризуется унаследованными от метана значениями 513С -52-62%о, что свидетельствует о независимости биологического сообщества в этом районе от фотосинтетической продукции. Полученные

данные указывают на участие в пищевой сети метанотрофных бактерий, использующих для синтеза органического вещества биогенный метан с легким изотопным составом, поступающий вместе с глубинным флюидом.

3.3. Газовый состав и газовые гидраты В донных осадках озер присутствуют кислород, углекислый газ, азот, метан, сероводород и другие газы (Горленко и др., 1977). Содержание и состав газов донных осадков во многом определяется деятельностью микроорганизмов различных физиологических групп (Заварзин, 1984). Содержание метана в осадках озера Байкал варьировало в пределах от нескольких мкл/л до 150 мл/л, т.е., охватывает пять порядков по величине (данные любезно представлены А.В. Егоровым). Наиболее высокие значения отмечены в кернах, где обнаружены ГГ, содержание метана достигало 60 мл/л и более. Кривые распределения метана в осадках разных районов озера показывают повышенные его концентрации уже в верхнем сантиметре осадка (рис. 2). Поскольку образование метана осуществляется метаногенами в строго анаэробных условиях, то профили его распределения свидетельствуют, что проникновение молекулярного кислорода в осадок должно быть на незначительную глубину. Эти результаты хорошо согласуются с прямыми измерениями концентраций кислорода в осадках (Martin et al., 1993; 1998). По данным этого автора глубина проникновения кислорода в осадок достигает 10,5-23 мм, и лишь иногда превышает 40 мм, что объясняется деятельностью аэробной и анаэробной микрофлоры, типом осадков и температурой придонной воды (Martin et al., 1998). Существенная разница в концентрации метана в придонной воде по сравнению с подповерхностными концентрациями метана свидетельствуют о значимой роли метанотрофных бактерий, создающих барьер на пути миграции метана из осадка в воду. Основываясь на профилях концентраций метана, очевидно, что развитие аэробных метанотрофов в осадках озера Байкал также определяется глубиной проникновения кислорода.

СН4мУл

цаю цсш цсм цав цав цога о,о\2 сдам цою цо!8 цаго

__ .—

—1 ■ - - ■ 1 1— \ - — — -

—

р»-сг16Е£и]

Рис. 2. Распределение метана в верхней части осадка ст. 16 на Академическом хребте.

Анализ кривых распределения концентраций метана в районах субаквальных разгрузок выявил наличие зон, где отмечено влияние интенсивного "газового дыхания" присущего грязевым вулканам. В таких зонах при неизменности внутреннего источника метана и отсутствии сульфат-иона, концентрации метана вблизи поверхности должны расти и привести к линейному характеру нарастания концентрации метана с глубиной в относительно короткое время. Но полученные в этих районах кривые распределения метана свидетельствуют о его потреблении. Чтобы обеспечить окисление всего восходящего потока метана, нужен сопоставимый по величине поток сульфатов из воды в осадок. В осадках Байкала такие высокие концентрации сульфата рег истрировались нами лишь в некоторых кернах в зонах субаквальных разгрузок. В пелагических осадках отсутствие сульфатов и других возможных источников энергии при достаточном количестве органических субстратов создают условия для процессов метаногенерации, и в конечном итоге (с учетом глубоководное™ и температурных условий) приводят к образованию газовых гидратов.

Существование ГГ в Байкале было предсказано после наблюдения ВБЯ при проведении многоканальной сейсмической съёмки в 1989 и 1992 гг.

(Hutchinson et ill . 1992). 11ервые образцы глубинных гидратов были подняты в 1997 толу и глубин 121 и 161 м из скважины В DP-97, пробуренной в южной части Байкала (Кузьмин и Др., 1998). в 200U г. они были обнаружены нами на поддонных глубинах в Южном Байкале грязевого вулкана «Маленький» (Клерке и др., 2003), В последующих экспедициях приповерхностные газовые гидраты были также найдены в Среднем Байкале и районе Кукуйекого каньона (К-2), и трех районах Южного Байкала и в двух Грязевых вулканах Южного Байкала (Хлыстов, 2005), Газовая хроматография показала, что выделяющийся из гидратов газ является чистым метаном (с содержанием СН4 щ 99%), а сто изотопное отношение &ПС ~ -60%» указывает на то, что он образован бактериями.

3.4. Химический состав пороаых вод осадков озера fcайкал Для вод озера Байкал характерен достаточно постоянный состав основных ионов (Вотинцев, 1963; Falkner et а!.. 1997: Грачев, 2002), что отражается в составе придонной воды и норовых водах осадков (рис. 3). Профили сульфата и хлора ß пелагических осадках Байкала, измеренные с шагом 2-3 см. имеют, как правило, линейный характер, наиболее высокие их значения регистрируются в верхнем 10-сантиметровом слое. Высокие концентрации этих ионов отмечались ранее в некоторых районах и приписываются захороненным солоноводным озерам, существовавшим на ранней стадии формирования Байкала (Ломоносов. 1974; Дзюба и др., 2001; Гранина и др., 2001). В районах гидротермального вента и грязевых вулканов химический состав норовых вод испытывает Значительные флуктуации. Наиболее высокие значения некоторых ионов регистрируются в поровой воде осадков из центра кратера грязевого вулкана «Маленький», концентрация сульфат иона там достигает 1200 мг/л, хлорида - 100 мг/л, что на два-три порядка Превышает средние значения для байкальской воды и для осадкой других районов. Концентрации сульфат иона в поровых волах кернов, отобранных на удалении от зоны разгрузки, уменьшаются, но также на некоторых горизонтах превышают характерные для придонной воды значения.

Поступление более минерализованного флюида подтверждается данными исследовании солености раем ¿даренных кристаллов г идратов метана и вмещающих их осадкои.

Концам грации 50/.М1УЛ

О 200 40О СОО 81Ю

а б

Рис.3. Профили концентраций сульфат-ионов в поровых водах донных осадков со спокойным о садко накоплен нем (а) и в осадках грязевого вулкана «Маленький» (б).

Глава 4. Численность микроорганизмов к донных осадках Байкала Дан обзор микробиологических исследований донных осадков озера Байкал, начиная с конца 1<>20-х годов. Прослежена история изучения микроорганизмов в глубокородном озере, представлены основные закономерности распределения микроорганизмов в донных осадках озера, зависимость от состава органического вещества, разнообразие микроорганизмов в различных районах озера в зависимости от типа осадка. Прослежена история исследования микроорганизмов с учетом используемых

методов анализа, освещены современные подходы исследования микробных сообществ донных осадков пресноводных и морских экосистем.

4.2. Количественная характеристика культивируемых и некулыпивируемых микроорганизмов, обитающих в донных осадках Применение флюоресцентных красителей для исследования микроорганизмов в донных осадках озера Байкал показало присутствие жизнеспособных клеток в осадках, сформированных в современный период и в плейстоцене, ОЧМК варьировала от 13.8±0 7млн кл/мл до 75.0±3.8 млн. кл/мл влажного осадка. Доля культивируемых микроорганизмов составляет от 0,01 до 0, 001 от общей численности микроорганизмов, что несколько ниже, отмечаемых в литературе данных - 0,25% (Ашапп е1 а1., 1995). Наиболее высокая численность микроорганизмов отмечена в слое 010 см, в районах гидротермального вента и грязевых вулканов наблюдалось увеличение ОЧМК и численности некоторых физиологических групп микроорганизмов в глубинных слоях осадка. В районах с высоким содержанием органического вещества - зона сбросов БЦБК, Малое Море, б Фролиха, районы грязевых вулканов - отмечена более высокая плотность микроорганизмов различных физиологических групп. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что численность микроорганизмов различных физиологических групп находится на уровне значений (десятки и сотни тыс. кл/мл влажного грунта), отмечаемых для них в 90-е годы.

Глава 5. Аэробные процессы, осуществляемые микробными сообществами в донных осадках озера Байкал 5.1. Численность и активность микроорганизмов, осуществляющих аэробные процессы деструкции органического вещества Проведенные исследования показывают, что в верхних слоях донных осадков, куда проникает кислород, развиваются аэробные протеолитики, участвующие в окислении белковых молекул, пептидов и аминокислот до С02 и Н20. Их численность в осадках озера Байкал колеблется от 500 до

3680000 кл/мл, максимальные значения выявлены в осадках бухты Хакусы, где концентрируются растительные остатки наземной и водной растительности. Скорость аэробного разложения белка, определенная при помощи радиоизотопного метода, равна 1,2-95,4 мг С дм"3 сут"1. Высокие значения численности белокпотребляющих бактерий (до 1076000 клеток) обнаружены в осадках Бугульдейской перемычки, напротив устья реки Селенги. Наибольшие скорости этого процесса выявлены в поверхностных осадках Бугульдейской перемычки, в осадках бухты Фролиха (до 34,52 мг С белка дм3 сут'1) и в осадках глубоководной части южной котловины озера.

Численность аэробных целлюлозолитиков была гораздо ниже и составляла 1 - 6800 клеток в г ила. Наибольшие количества аэробных целлюлозоразлагающих бактерий обнаружены в мелководных иловых осадках.

5.2. Нефтеокисляющие микроорганизмы в районах естественного выхода нефти: пространственное распределение, наличие генов алкангидроксилаз

В районах естественных выходов нефти распределение микроорганизмов коррелировало с содержанием и качественным составом углеводородов. В районе м. Большая Зеленовская, где состав нефти свидетельствует о ее интенсивной биодеградации, численность гетеротрофных и углеводородокисляющих микроорганизмов была на один -два порядка выше, чем в районе м. Горевой Утес, где отмечено наличие «свежей» не биодеградированной нефти (Каширцев и др., 2006).

Численность микроорганизмов, участвующих в деструкции нефти и алканов с различной длиной цепи варьировала от нескольких десятков до сотен тысяч кл/мл. Наиболее высокая плотность микроорганизмов отмечалась в поверхностных водах, в придонной области и в осадках до глубины 15 см, где наблюдались и более высокие концентрации углеводородов. В таких зонах в гетеротрофном культивируемом сообществе большую часть составляют микроорганизмы, использующие в качестве

субстратов нефть и алканы с различной длиной цепи. Отношение углеводородокисляющих микроорганизмов к гетеротрофным достигает в разные годы от 0,6 до 118, при их соотношении в фоновых районах - 0,01.

На средах с углеводородами получены чистые культуры, которые по результатам анализа фрагмента гена 16 S рРНК имеют наибольший процент гомологии с родами Paenibacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Acinetobacter.

Для подтверждения способности байкальских бактерий биодеградировать углеводороды проведен ПЦР-анализ с праймерами на функциональные гены, ответственными за синтез алкангидроксилаз Проанализирована ДНК 22 чистых культур бактерий, выделенных в 2006 г. из водной толщи района естественного нефтепроявления м. Горевой Утес. С помощью ПЦР-анализа у них установлено наличие генов -алкангидроксилаз, ответственных за деградацию алканов длиной цепи от 21 и более. Среди исследованных штаммов не обнаружены бактерии группы ALK-2, деградирующие алканы с длиной цепи от 13 до 20, и найден только один штамм, обладающий генами, ответственными за синтез ферментов, разрушающих алканы с длиной цепи до 12 атомов углерода.

5.3. Численность, морфология и таксономический состав метанотрофных бактерии в Байкале С помощью разных методов проведены исследования микроорганизмов, участвующих в окислении метана. Метанокисляющие бактерии или метанотрофы относятся по морфо-физиологическим свойствам к различным родам и видам (Whittenbuiy et al., 1970). Они широко распространены в пресных водоемах (Кузнецов, 1970; Гальченко и др., 1986; Абрамочкина и др., 1987; Galchenko et al., 1989; Гальченко, 2001).

При помощи иммунофлуоресцентного метода и метода предельных разведений оценена их численность. Наиболее высокое содержание метанотрофов отмечалось в придонном слое воды и первом сантиметре осадка, где присутствует кислород (Martin et al., 1998) и метан, диффундирующий из более глубоких слоев осадка. Количество

метаиотрофов в водной толще достигало 102-103 кл/мл, в осадках - 102-107 кл/г сырого ила. Максимальные их количества выявлены в поверхностных слоях (0-3 см) прибрежных осадков бухты Фролиха и в районах грязевых вулканов - до 107 кл/мл. В осадках фоновых станций численность метаиотрофов на разных горизонтах варьировала от 10 до 103 кл/мл. Эти значения сопоставимы с численностью бактерий данной группы в окисленных осадках грязевого вулкана Хаакон Мосби, который расположен на восточном континентальном склоне Норвежского моря на глубине 1270 м (Пименов, 2004) и с опубликованными данными по Байкалу (Гайнутдинова и Др., 2005).

При помощи иммунных сывороток в водной толще и донных осадках озера Байкал обнаружены виды Methanomonas methamca, Methylosinus trichosporium, Methylobacter bovis, Methyiocystis parus, Methylobacter chroococcum, Methyiocystis minimus, Methylobacter albus, часто встречающиеся и в других водных экосистемах (Galchenko et al., 1989).

В придонной воде из района грязевого вулкана «К-2» (Кукуйский каньон) с помощью электронной микроскопии выявлено большое разнообразие бактерий с характерными для метаиотрофов признаками. На ультратонких срезах хорошо видна клеточная стенка, имеющая трехслойное строение, и внутрицитоплазматические мембраны, свойственные для некоторых метанотрофных бактерий (Гальченко, 2001). Наличие метанотрофных бактерий в поверхностном слое осадка подтверждено с помощью анализа структуры гена 16 S рРНК. Последовательность (клон M 311 ) имела 96% гомологии с некультивируемым видом, родственным виду Methylobacter psychrophilus. Дополнительные молекулярные исследования показали наличие в ДНК из поверхностных осадков генов, ответственных за синтез метанмонооксигеназ, осуществляющих аэробное окисление метана (Гальченко, 2001). Положительная ПЦР-реакция на наличие фрагмента гена mmoX и гена ртоА была получена только для поверхностного слоя (0-5 см). Последующее секвенирование 30 клонов, содержащих фрагмент гена рток

(593 п.н.) и результат филогенетического анализа показал, что полученные байкальские последовательности метанотрофных бактерий представлены тремя филотипами (MpmoA 3, МршоА 2 и МршоА 15). Для всех трех представителей ближайшими гомологами являются некультивируемые метанотрофные бактерии, относящиеся к метанотрофам первого типа (Гальченко, 2001) Это согласуется с ранее полученными данными исследования некультивируемых глубоководных микроорганизмов озера Байкал (Белькова и др., 2003), среди которых отмечен обширный кластер представителей первого типа метанотрофов, а также с данными ряда авторов, где показано, что основу метанотрофных сообществ различных водоемов составляют метанотрофы I типа (Amman et al., 2000; Гальченко, 2001; Paster etal., 2004).

Высокое содержание клеток культивируемых метанотрофных бактерий в осадках, приуроченных к районам приповерхностного залегания ГГ указывает на активные процессы потребления метана. Это подтверждается данными по изучению скоростей окисления метана в придонной воде и поверхностном слое осадка грязевого вулкана «Маленький». В придонном слое воды скорость окисления СН4 до С02 достигала 372 мкл СН4 дм"3 сут"1. в биомассу и экзомстаболиты метанотрофных бактерий переходило 2,4 мкл СН4 дм*3 сут"'. В иловых отложениях скорость окисления метана достигала и более высоких значений - 7,0-4700,0 мкл СН4 дм"3 сут"1. но также меньшая часть его переходила в биомассу метанотрофных бактерий (до 20% углерода СНД а большая до С02 (около 80% СН4). Включение меченого углерода метана в биомассу и экзометаболиты происходило практически во всех опробованных кернах наиболее интенсивно в поверхностных слоях осадков, куда поступает кислород из придонной воды. В глубинных осадках почти вся метка обнаруживалась в углекислоте. Аналогичное распределение меченого углерода метана при окислении ранее показано для осадков северо-западного шельфа Черного моря (Русанов и др., 2002). Скорости окисления метана в

осадках Байкала ниже, чем в осадках других пресных озер, но значительно выше, чем в морских и океанических водах

Глава 6. Деятельность анаэробных микроорганизмов в донных

отложениях озера Байкал 6.1. Численность анаэробных культивируемых микроорганизмов, участвующих в деструкции органического вещества в осадках озера

Байкал

Исследовано количество анаэробных бактерий, участвующих в деградации органических субстратов (белка, целлюлозы, глюкозы), а также измерены скорости их деструкции с помощью радиоизотопного метода. Эти данные свидетельствуют о значимой роли микроорганизмов, обеспечивающих деструкцию органических веществ в микроанаэробных и анаэробных условиях. При колебании численности анаэробных протеолитиков, участвующих в деградации белка в донных осадках озера Байкал 100-100000 кл/мл, скорость его разложения в анаэробной зоне составила 4,38-45,46 мг С дм"3 сут*1. Максимальные количества этих микроорганизмов выявлены в осадках прибрежных районов, а наиболее высокие скорости процесса зарегистрированы в поверхностных слоях осадков вблизи г. Байкальска и п. Большие Коты (14,31 мг С дм"3 сут"1.).

Численность анаэробных целлюлозолитиков в донных осадках озера Байкал варьировала от 10 до 100000 клеток в мл, их распределение хорошо согласуется с литологическим составом осадков, количеством органического субстрата и химической обстановкой среды. Скорость разложения целлюлозы, исследованная радиоизотопным методом свидетельствует, что за сутки в кг сырого ила разлагается от 0,03 до 60,09 мг целлюлозы С помощью равномерно меченой !4С-целлюлозы изучен состав метаболитов, образующихся при ее деструкции. При разложении данного субстрата за сутки в кг ила образуется 0,009-2,65 мг С/С02, большая его часть переходит в водорастворимые вещества (от 0,71 до 23,18 мг С дм"3 сут'1). Полученные

данные показывают, что до 0,4-1,6% целлюлозы в донных осадках озера Байкала разлагается анаэробным микробным сообществом. Близкие значения скорости разложения целлюлозы (0,5-1,8% в сутки) были получены при деятельности целлюлозоразлагающих бактерий в поверхностных слоях осадков канадских озер Ред Шалк и Пластик (Hoeniger, 1985).

6.2. Микроорганизмы, осуществляющие процессы ацетогенеза и

сульфатредукции Автотрофный ацетогенез - образование ацетата из С02+Н2 - является важным звеном на конечных этапах разложения органического вещества (Кондратьева, 1996). Ацетогенные бактерии конкурируют с метаногенами и сульфатредукторами за водород в анаэробных условиях. Выявление в поровых водах озера Байкал ацетата (от 0,1 до 2,36 мг С/л) показывает, что его синтез опережает потребление. Скорость образования ацетата в донных осадках озера Байкал достигает заметных величин - от 0,0848 до 0,1427 мгС дм"3 сут"1. В большинстве проб скорость ацетогенеза была значительно выше скорости образования ацетата из целлюлозы.

Другим значимым процессом в донных осадках пресных и соленых водоемов является процесс бактериального восстановления сульфатов (Кузнецов и др., 1985; Иванов, 1956; Иванов, 1983; Bak, Pfennig, 1991; Jorgensen et al., 1979; Вайнштейн, 1996). В осадках озера Байкал основным лимитирующим фактором развития сульфатредукторов является концентрация сульфатов. Их содержание в поровых водах большинства районов составляет 0,01-8 мг/л. Кривые распределения концентрации сульфата в придонном слое воды и в поровых водах фоновых районов (рис. 3) свидетельствуют об активной деятельности бактерий, осуществляющих процессы сульфатредукции в верхнем 10-см слое осадка озера Байкал. Во многих изученных пробах осадков обнаружены жизнеспособные клетки сульфатредукторов, численность их (до 200000 кл/мл) сопоставима с литературными данными (Гоман, 1975; Штевнева, 1985; Коробушкина и др, 1995). Наибольшие количества сульфатредуцирующих бактерий обнаружены

в поверхностных осадках прибрежных районов озера. При помощи иммунофлуоресцентного метода в осадках озера Байкал обнаружены виды Desulfovibrio desulfuricans и Desulfotomaculum guttoideum

Процесс сульфатредукции выявлен в осадках всех изученных районов озера Байкал. Интенсивность процесса сульфатредукции в донных осадках озера Байкал составляет 0,00001 - 0,0385 мг S дм'3 сут"1. Наиболее высокие скорости сульфатредукции наблюдались в мелководных осадках, куда поступает значительное количество автохтонного и аллохтонного органического вещества. Ее значения примерно в 3 раза ниже в глубоководных осадках. Максимальная скорость выявлена в зоне сброса сточных вод БЦБК (0,0385 мг S дм"3 сут"1), в осадках заливов и вблизи устьев рек (до 0,0238 мг S дм"3 сут"1). Сопоставление полученных для Байкала скоростей восстановления сульфатов с данными для пресных озер свидетельствует, что активность этих бактерий в осадках озера Байкал сравнительно ниже, чем в других олиготрофных (оз. Лауренс) и крупных (оз. Мичиган) озерах.

6.3. Скорости процесса метаногепеза в донных отложениях озера Байкал О ведущей роли микроорганизмов в образовании метана в Байкале свидетельствуют данные по изотопному составу углерода газа, выделенного из донных осадков в местах разгрузки метана со дна оз. Байкал и из термальных источников на его побережье (Grachev et al., 1994; Кузьмин и др., 1998; Коллектив авторов, 2001). Экспериментальными измерениями скоростей метаногенерации установлено, что в донных осадках озера Байкал бразуется от 0,0004 до 534,7 мкл СИ4 дм"3 сут"1. Максимальные скорости метаногепеза обнаружены в осадках бухты Фролиха — в зоне разгрузки, а также в районах грязевых вулканов. В процессе разложения органического вещества здесь образуется до 240 мкл СН4 дм"3 сут"1. В фоновых районах скорости образования метана на порядок меньше.

По результатам количественных определений скоростей процесса метаногепеза рассчитана бактериальная продукция метана в осадках озера.

Определено, что за сутки под м2 продуцируется 7,3-2500 мкл СН4. Максимальная продукция метана обнаружена в осадках бухты Фролиха, где в слое 0-14 см образуется до 2500 мкл СН4. Высокая суточная продукция СН4 (до 789 мкл) обнаружена в верхних слоях осадков бухты Хакусы и зоне сброса сточных вод БЦБК. Как показывают расчеты, на образование метана в осадках озера Байкал используется от 0,012 до 2288,4 мкг Сорг/кг сут.

В таблице 1 приведены данные по скорости метаногенеза в осадках различных озер. Высокие значения скорости этого процесса отмечены для эвтотрофных и мезотрофных озер, в олиготрофных озерах скорости процесса значительно ниже и его значения зависят от конкретных экологических условий. В олиготрофных районах озер Мичиган и Байкал (Намсараев, Земская, 2000) скорость образования СН4 составляет 0,03 -35,9 и 0,01- 32,3 мкл дм"3 сут"1, тогда как в местах поступления органического вещества ее значения возрастают соответственно до 5003,6 и 543,7 мкл СН4 дм"1 сут"1.

Измерение скорости метаногенеза с использованием 14С меченых бикарбоната натрия, формиата натрия, ацетата натрия позволило установить соотношение этих соединений при образовании метана в глубоководных и мелководных осадках. В поверхностных осадках глубоководных районов Байкала основными предшественниками метана являются С02+Н2, из которых синтезируется 98 - 99 % СН4, тогда как из ацетата - 0,05 -1%, из формиата — 0,05-1,4%. Обратная картина наблюдалась на мелководных станциях, где большая часть метана (29-98%) образуется из ацетата, из формиата и С02+Н2 соответственно до 33% и 23%. В толще осадков ниже 11,5 см соотношение используемых субстратов (ацетата и С02+Н2) заметно различается. Из СЮ2+Н2 в этих осадках образуется от 13 до 99% метана, тогда как из ацетата 0,1-87%.

Скорость метаногенеза в осадках различных озер

Таблица 1

Озеро Глубина м Гори- Скорость Литературные

зонт, мкл данные

см СН4 дм"3 сут"1

Кнаак, США 18 0-10 32-200 Winfrey, Zeikus 1979

Лауренс,США 12 0-3 9670 Lovley, Klug 1982

Кузнечиха 21 0-10 5345-7813 Беляев, 1988

Мичиган, 140 0-45 0,03-35,9 Намсараев и др.,

CIIIA 1994

Залив Грин 12 0-51 0,09-22

22 0-37 29,2-5003,6 u

Байкал 4-189 0-45 0,01-25,29 Наши данные

267-922 0-205 0,01-32,2

420-430 0-23 0,39-543,7 (С

1350-1503 0-100 0,04-19,33 U

Таким образом, проведенные исследования показывают, что бактериальное образование метана является одним из основных терминальных процессов разложения органического вещества в осадках озера Байкал. В кг ила за сутки на образование метана расходуется от 0,01 до 2288,4 мкгС/дм 3 сут1, что значительно больше, чем идет на бактериальное восстановление сульфатов (0,47-41 мкгС/дм3сут1). Только в некоторых слоях осадков встречаются зоны более активной деятельности сульфатредукторов по сравнению с метаногенами.

С использованием иммуннофлуоресцентного метода в донных осадках Байкала выявлено 5 видов метаногенов: МеЛапоЬаМепит /огтюгсит,

Ме1ЪапоЪас1епит IИегтоаиШгоргсит, Ме1капоЬас(епит ЬгуапШ, Мейшповагста тссы, МеЛапозагста Ьагсеп Полученные с помощью этого метода данные, свидетельствуют о наличии большой группы архей, которая не выявлялась с помощью используемого набора сывороток. В дальнейшем наличие характерных только для Байкала таксонов было подтверждено с помощью методов молекулярной микробиологии.

В трех районах озера Байкал (грязевые вулканы «Маленький», «К-2» и Посольская банка) с помощью метода анализа фрагментов гена 16Б рРНК исследован архейный компонент осадков, в том числе ассоциированных с газовыми гидратами и собственно в кристаллах гидратов. Последовательности были получены с использованием специфичных праймеров на археи -Аг20Б, Аг958Я (На11ат с! а!., 2003). Установлено, что в осадках разных районов (грязевые вулканы «Маленький» и «К-2») получены идентичные последовательности архей, они характерны как для самого осадка, так и для кристаллов ГГ обеих станций (рис. 3) Последовательности, полученные из осадков ст. Посольская Банка отличаются от выявленных в районах грязевых вулканов. Филогенетический анализ показал, что археи исследуемых районов представлены девятью филотипами, относящимися к филогенетическому подразделению Еигуагс1шео1а и девятью филотипами, относящимися к СгепагсИаео1а

6.4. О возможном анаэробном окислении метана в пресноводном Байкале Повышенный интерес в последние годы к зонам углеводородных высачиваний связан еще и с попытками многих исследователей расшифровать механизм анаэробного окисления метана (АОМ). За двадцать лет изучения этого процесса в морских условиях получены убедительные радиоизотопные и изотопно-геохимические доказательства геохимической значимости этого процесса не только для цикла метана, но и для цикла углерода в целом (А1репп, КееЬи^Ь, 1984, 1985; Воейш сг а1., 2000; Сй^шв й а1., 2002; .ЯЫта & ТЬаиег, 2005). Есть несколько доказательств,

свидетельствующих в пользу существования в районах субаквальных разгрузок в осадках озера Байкал процесса анаэробного окисления метана. В частности, высокие скорости окисления метана отмечены не только в слое 12 см, где с помощью разных методов показано наличие метанотрофных бактерий, айв сильно восстановленных глубинных слоях осадков (рис. 1). В районах грязевых вулканов, гидротермального вента в б. Фролиха отмечены высокие концентрации сульфат-иона (до 1200 мг/л), сопоставимые по величине с концентрациями в осадках Черного моря (.[о^ешеп е! а!., 2001). О деструкции метана в глубинных осадках этих районов озера Байкал свидетельствуют и кривые распределения концентраций метана. Сравнение полученных последовательностей байкальских архей с микроорганизмами, участвующими в анаэробном окислении метана в морских экосистемах (группы АЫМЕ-1 и ANME-2) показало, что они относятся к тому же порядку МеМапоэаеСа, к которому принадлежат группы А^'МЕ-1 и АЫМ1>2. Вместе с тем, байкальские последовательности не образовывают с ними единого кластера и не идентичны по структуре группам из морских экосистем, а занимают на филогенетическом дереве промежуточное положение между морскими группами АКМЕ (рис. 4). Полученные данные дают основания полагать, что, скорее всего, анаэробное окисление метана в пресноводном Байкале существует лишь в локальных зонах, где происходит поступление более минерализованных флюидов. Полученные данные пока не являются строгими доказательствами существования этого процесса, но уже очевидно, что микроорганизмы, возможно осуществляющие этот процесс, отличаются от установленных в морских экосистемах

Глава 7. Микробные сообщества осадков в районах субаквальных разгрузок метана 7.1. Процессы и филогенетическая структура микробных сообществ в районах грязевых вулканов Анализ данных скоростей образования метана в разных осадках из озера

Байкал свидетельствует о большой изменчивости этого процесса даже в одном районе. Максимальные и минимальные скорости образования метана различались в одном керне по величине на порядок, достигая 300 мкл СН4 дм"3 сут"1. Способность окислять метан была зарегистрирована в основном в верхнем слое осадка, где существуют аэробные условия и где в массе развиваются метанотрофные бактерии. Высокие скорости этого процесса наблюдались и в глубинных слоях осадках из кратера грязевого вулкана «Маленький», в кернах с ГГ до 30 мкл СН4 дм"3 сут"1, и в кернах без ГГ интенсивность окисления метана достигала 200 мкл дм"3 сут"1.

10%

Г-73

- Methanoculleus thermophilus AJ862839

— Methanofo/lis (adonis AF095272 Methanomicrobtum mobile M59142

Methanospirillum hungatei AY196683

---100r Haloferax mediterranel

— Halogeometricum borinquense 98, Methanosarcina barken AY196682 J Methanosarcina acetivorans M59137 32 u Methanococcoldes methytulens M59127 Г | Methanohalobium evestigatum U20149 4 Methanolobus tindanus M59135 I—96(~нек. археон AF015977 ANME-2

нех. археон AF01S991 J

алг нек, археон AY367322 ^кпон MAr12-02

нек. археон AF418933

Methanosaeta spAY454763

-клон МАГ8-02

-клон КАП0-02

1Q0^HeK. археон AF13439.1,

нек. археон AF134381 ANME-1

нек, археон AF134387 J

-33[— Picrophilus oshimae

-Ferroplasma acldlphilum

' iU[--нек. археон AB161336

"| г клон КАП 6-02 Лиг нек. археон АВ161344 98г нек. археон АВ161326 клон МАг11-02

ggr-Methanosphaera stadtmanae AY196684

9ilp Methanobacterium tormlclcum AY196659 Methanobacterium bryantii M59124 coccus abyssi AJ099166

—iDDr Pyrococcus ___________

_77l Thermococcus се/ел M21529

I I-Methanocaldococcus jannaschU MS9126

^— I

Methanococcus voltae U38488 Metha thermolithotrophlcus M59128 ~Cenarchaeum symbiosum

нек археон AY5S5820 ' нек.кренархеон AM076830 " нек. кренархеон AY454600 клон М7-128 нек. археон AB161328

-клон КАГ4-02

МГ" Actdiarius infemus Х83852 /12|— Acidianus brierieyl Х90477

-Stygiolobus azoricus X90480

-Pyrobaculum island/cum L07511

Pyrodictium occuftum M210B7 Desulfurococcus mobilis M36474

Рис. 4. Филогенетическое дерево, построенное на основе анализа последовательностей фрагмента гена 168 рРНК байкальских архей и последовательностей вепеВапк, имеющих наибольшее генетическое сходство с байкальскими. Для филогенетического анализа дополнительно были использованы представители порядков царств архей: ЕигуагсИаео1а и Сгепагскаео1а.

Филогенетический анализ ДНК микробных сообществ с использованием высококонсервативных универсальных бактериальных праймеров свидетельствует об их различном составе. Анализ структур полученных последовательностей показал, что в мировой базе данных отсутствуют последовательности, полностью идентичные байкальским. Наиболее широко в исследованных образцах представлены последовательности, отнесенные к группе протеобактерий, подгруппам бета, гамма и дельта.

Только в поверхностном слое обнаружены последовательности родственные виду Methylobacter psychrophhis, группе цитофага-флавобактерии, группе грамположительных бактерий, а также фенантрен-деградирующим бактериям (97%). В глубинном слое осадка (92-94 см) найдены последовательности, образующие на филогенетическом дереве отдельный компактный кластер, примыкающий к бактериям родов Pseudomonas и Ralstonia. Представители этих родов неоднократно регистрировались разными авторами в осадках, содержащих газовые гидраты (Lanoil et al., 2001; Mills et al., 2003). Представители некультивируемой последовательности дельта - подгруппы протеобактерий (94%) выявлены в слое, расположенном двумя сантиметрами ниже (94 — 96 см). В осадках, непосредственно содержащих кристаллы ГТ (100-128 см), идентифицировано шесть различных последовательностей байкальских бактерий, среди которых две последовательности проявили сходство с представителями рода Pseudomonas (клоны М 17-128 и М 16-128), процент гомологии составлял 93 - 96%.

7.2. Микробные маты в районе гидротермального выхода подземных вод

в б. Фролиха

Особое сообщество обнаружено в районе гидротермального подводного источника в б. Фролиха. Его основу составляют бесцветные серные бактерии рода Thioploca. Как и в морских экосистемах, в Байкале нитчатые серобактерии этого рода занимают достаточно обширную зону,

охватывающую придонные слои воды, микроаэробную зону поверхностных слоев осадков и более глубокие анаэробные слои донных осадков (до 19 см). Максимальная их биомасса 65 мг/г регистрировалась в слое 0-1 см. Представители этого рода обнаружены в районах впадения рек Селенги, Баргузин, а также в районах естественных выходов нефти.

Аналогично морским видам, байкальские серобактерии рода Thioploca накапливают внутри клеток нитраты. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии измерены концентрации нитратов и сульфатов в сырой биомассе Thioploca, содержание которых оказалось соответственно в 13000 раз и 85 раз выше, чем в таком же объеме байкальской воды. Полученные результаты свидетельствуют в пользу того, что байкальская бактерия, как и морские представительницы данного рода (Fossing et al., 1995; Jorgensen, Gallardo, 1999), использует в качестве акцептора электронов нитраты. Обладая способностью передвигаться как внутри чехла, так и по поверхности твердых субстратов, Thioploca может транспортировать нитрат-ионы на глубину осадков, где она окисляет сероводород, откладывая элементную серу в цитоплазме клеток. Как правило в районах массового развития бесцветных серных бактерий отмечались высокие концентрации иона сульфата (41,3 мг/л) и высокая скорость сульфатредукции (11 мкгБ/м2). Ее присутствие в устьях рек, в глубоководных районах естественного выхода нефти и газов свидетельствуют, что эти бактерии образуют биологический фильтр и препятствует поступлению сероводорода из осадков в водную толщу. Получены данные изотопного состава углерода бактерий и животных в районе вента в б Фролиха, свидетельствующие о широком спектре используемого этими бактериями углерода, как планктонного происхождения, так и углерода из биогенного метана.

Результаты исследований морфологии бесцветных серобактерий рода Thioploca в разных районах ее обитания показали наличие неоднородных по морфологической структуре популяций. По морфологическим характеристикам наиболее однородно сообщество в Селенгинском

мелководье, и более разнообразно в районе Баргузинского залива, м. Толстый

Филогенетический анализ структуры гена 16S рРНК байкальской бактерии Thioploca sp. свидетельствует, что байкальские клоны входят в состав кластера гамма-протсобактерий и попадают в кладу пресноводных видов, обитающих в озерах Бива и Констанц (Kojima et al., 2003). По структуре байкальские серобактерии наиболее близки виду Thioploca ingrica, процент гомологии составляет 99% (рис. 5). Исследован таксономический состав бактерий, обитающих вместе с Thioploca Найдены представители следующих филогенетических групп: Bacillus, Acidobacteria, бета, гамма и дельта-протеобактерии, Actinobacteria, Nitrospirae, Cytophaga, Chloroflexi, группа OP8, 2 последовательности не отнесены к определенной филогенетической группе. Таким образом, проведенные исследования показали широкое распространение бактерий рода Thioploca по акватории озера Байкал, а также выявили широкий спектр, обитающих вместе с ними микроорганизмов.

7. 3. Микробные сообщества осадков, сформированных в различные временные периоды: голоцене и плейстоцене Периоды холодных и теплых климатов в осадках озера Байкал очень хорошо маркируются составом и количеством, присутствующих в них диатомовых водорослей (Безрукова и др., 1991; Грачев и др., 1997). С учетом этого фактора были датированы осадки из района Посольской Банки и в двух слоях, сформированных в голоцене и плейстоцене, исследована структура микробных сообществ.

Оказалось, что более разнообразно микробное сообщество в поверхностном слое осадка. Полученные последовательности, отнесены к следующим филогенетическим группам: зеленые несерные бактерии, дельта-протеобактерии, бегга-протеобактерии (Nitrospirae), альфа-протеобактерии.

М99448 L ucmoma aequizonata M99447 CoJakia orbttularis L24707 Lutin a floridano >199451 Rtftia pachypnh Thyauraflexuosa >25711 Anodontia phtlhpuine M9(I4\5 Solemya \elum

VI410Soient? a occidentahs

.25709 Solemya reidi

100 ,-AJ278688 Holorhodospira helophita

M59I52 Holorhodospira hafochlorn M59150 Thermochromattum tepidum M26629 Allochromaiium vmosian

AFI29S47 Achroitwtium sp- HKI3 AF129S56 Achromatium sp ИК9 г AF(№4544 Thiomicrospira sp AFtl6-)M5 Thiomicrospira crunogena

X87277 Leucothnx rmtcor АВЙ42542 Thiothnx eikelboonut

L79961 Thiothnx шпцг L4Û993 Thiolhrix nivea

U32940 Thiothnx ramosa --AJ548919 вея. Thiothnx sp

— . AF148516 Thiothnx sp.

DQ780007 lhioihri\ sp LaRe B.ukal

U29081 Rmucaris exaculata

L79963 Thiothnx fructosivorans L79962 Thiothnx fruciosivorans L79962 Thiothrtx fructosivorans M9944^ Bathymodiolus thermophilus L2571Î Vestсотуа eh or data M49446 Calyptogenu magnifica - М9АЛ62 HolothwbaciHui hydrothermalu AF452S92 Thtoploca sp L&be Вша

71 I—1Ю338566 Thioploca sn Lait* BaïKal

J AYI15530 Thtoploca xp Lake Constance I L40993 Thtoploca ingrica

AY496953Wbite Poinf fîlamcntoes hue! AB10S786 век. Beggialoa яр AF532769 «ек. Beggtafoa sp. AF03W6 Beggiatoa sp Ba> Conception

AF1290IÎ ThiomargàTtia nomibiemis

91 r-L41Î999 Thioploca chileae

L41043 Thioploca araucae X7526 8 Л adith i obaallut ferroaxidant M79401 Actdithiobacillus thiooxidans Z29975 Acidilhloboallus caldus M3440 7 Desuifosarcuta vartabdu

пресноводные

морские

«5. ш

Рисунок 5 Филогенетическое положение байкальской ТШор1оса

Несколько последовательностей имеют не определенное положение, поскольку их ближайшими гомологами являются некульти виру емые бактерии, филогенетическое положение которых остается не ясным. Применение для анализа одного образца ДНК нескольких праймеров значительно расширило спектр выявленных микроорганизмов. Семь последовательностей отнесено к группе Сгепагскаео1ау входящих в кластер некультивируемых Сгепагскаео1а, шесть отнесены к группе Еигуагсаео(а, одна близка виду Бупескососсиз эр. (СуапоЬасгепа), обитающего в водной толще озере Байкал (Поповская, Белых, 2003). Также выявлена последовательность, имеющая 99% гомологии с последовательностями

бактерий группы Actinobacteria, и одна, отнесенная к некультивируемым Streptomyces.

В осадках сформированных в плейстоцене отмечен более бедный видовой состав микроорганизмов. Последовательности, полученные из ДНК глубоководного осадка, наиболее часто имели сходство с последовательностями рода Pseudomonas (процент гомологии 99%-88%). Их структуры не были идентичными последовательностям из глубоководных осадков грязевых вулканов. Ближайшие гомологи байкальских последовательностей обнаружены в арктических льдах, колонке древнего льда Китая и в различных водных образцах.

Выводы

1. Впервые сочетанием методов классической и молекулярной микробиологии исследован состав микробных сообществ верхнего слоя осадков озера Байка в различных геохимических обстановках: в глубоководной толще южной, средней и северной котловин, в районах грязевых вулканов, нефтепроявлений и подводного термального источника. В аэробной зоне обнаружены представители альфа-, бета-, гамма-протеобактерий, Nitrospirae, Actinobacteria, Verriicomicrobia, ЦФБ, Acidobacteria, Planctomycetes, Chloroflexi, Synechococcus, Clostridium, Euryarchaeota, Crenarchaeota, в анаэробной представители альфа-, гамма-, дельта-, бета- протеобактерий, Planctomycetes, грам-положительные, Euryarchaeota, Crenarchaeota.

2. Сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК в осадках озера Байкал свидетельствует о более разнообразном таксономическом составе микроорганизмов современных осадков по сравнению с микроорганизмами осадков, сформированных в плейстоцене. Применение различных праймеров для анализа одного образца ДНК значительно расширил спектр идентифицированных последовательностей.

3. Значительная часть органического вещества осадков озера Байкал используется для образования метана, расход углерода на этот процесс (3-

2288,4 мкг С дм"3 сут"1) превышает расход на сульфатредукцию (0.47-41 мкг С дм"3 сут"'). Основным путем синтеза метана в поверхностных слоях пелагических осадков является автотрофный метаногенез (97-99%), в глубинных слоях этих осадков и в осадках мелководных районов -ацетоклассический (29-98%).

4 Анализ данных измерений стабильных изотопов углерода метана, органического вещества, бактериальных матов и бентосных организмов в зонах субаквальных разгрузок газонасыщенных флюидов свидетельствует о вовлечении глубинного метана в круговорот углерода. Облегченный изотопный состав в бентосных животных (- 40 - -66 %о) указывает на то, что они используют углерод метана биогенного происхождения.

5. Наиболее высокие скорости окисления метана (0,12-4,7 мл СН4 дм"3 сут"1), обеспечиваются микроорганизмами поверхностных слоев осадка в районах субаквальной разгрузки метана: в районах грязевых вулканов, подводного источника в б. Фролиха, естественных нефтепроявлений. На границе раздела «вода-донные осадки» этих районов численность метанотрофных бактерии составляет 107 кл/мл, против 10-Ю4 кл/мл в обычных. Молекулярно-микробиологический анализ показал у байкальских последовательностей наличие генов, ответственных за синтез метанмонооксигеназ, обеспечивающих окисление метана. В донных осадках Байкала преобладают метанотрофные бактерии I типа, имеющие наибольшее сходство с представителями рода МеЛу1оЬас1ег

6. В местах субаквальных разгрузок газонасыщенных флюидов формируются особые микробные сообщества, которые в процессе жизнедеятельности используют энергию восстановленных газов, препятствуя их поступлению в водную толщу озера. В районе гидротермального вента в б. Фролиха основу сообщества составляют бесцветные серные бактерии рода ТМор1оса, в районах грязевых вулканов наряду с эубактериями, широко представлены археи царства ЕигуагсИаео1а, относящиеся к порядку Methanosarcinales. Филогенетический анализ бесцветных серных бактерий

рода Thioploca из подводного термального источника в б. Фролиха показал, что они кластеризуются с пресноводными видами этого рода, процент гомологии с видом Т. ingrica составляет 99%.

7. Профили концентраций метана в донных осадках районов грязевых вулканов свидетельствуют о его окислении в анаэробной зоне. Филогенетический анализ последовательностей архейной компоненты микробных сообществ из этих осадков показал, что они принадлежат к порядку Methanosaeta, что и группы ANME-1 и ANME-2, участвующие в анаэробном 'окислении метана в морских экосистемах. Как и для водной толщи озера Байкал, последовательности байкальских архей образуют отдельные кластеры, процент сходства с известными последовательностями в мировой базе данных составил 85 - 94%.

8. Совокупность молекулярно-биологических данных позволяет утверждать, что байкальские микроорганизмы являются эндемичными, поскольку их подавляющее большинство не имеет близких аналогов в мировой базе данных. Этот факт может быть следствием того, что Байкал является уникальным пресноводным водоемом, который существует непрерывно, по крайней мере, 8 млн. лет, и никогда не высыхал и не менял существенно свою соленость. Таким образом, Байкал мог быть, и, по-видимому, продолжает оставаться потенциальным резервуаром микроорганизмов, способных при благоприятных условиях, завоевывать новые места обитания.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Намсараев Б.Б., Земская Т. И. Микробиологические процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал / Под ред. Горленко В.М. Новосибирск: Изд-во СО РАН, Филиал ТЕО"; 2000; с. 160.

2. Бондаренко H.A., Грачев М. А., Земская Т. И., Логачева Н. Ф., Левина О. В. Содержание АТФ в микропланктоне некоторых районов Байкала. // Экология. 1991; (6):47-56.

3. Намсараев Б.Б., Дулов Л. Е., Дубинина Г. А., Земская Т. И., Гранина Л. 3., Карабанов Е. Б. Участие бактерий в процессах синтеза и деструкции органического вещества в микробных матах озера Байкал. // Микробиология.

1994; 63 (2):345-351.

4. Намсараев Б.Б., Дулов JI. Е., Земская Т. И. Разложение целлюлозы в донных осадках озера Байкал. // Микробиология. 1995; 64 (4):553-558.

5. Намсараев Б.Б., Дулов JI. Е., Земская Т. И., Иванов М. В. Антропогенная активация бактериальной деятельности в донных осадках озера Байкал. // Микробиология. 1995; 64 (4):548-552.

6. Намсараев Б.Б., Дулов JI. Е., Земская Т. И., Карабанов Е. Б. Геохимическая деятельность сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках озера Байкал. // Микробиология. 1995; 64 (3):405-410.

7. Намсараев Б.Б., Дулов Л. Е., Соколова Е. Н., Земская Т. И. Бактериальное образование метана в донных осадках озера Байкал. // Микробиология. 1995; 64(3):411-417.

8. Беликов С.И., Грачев М. А., Земская Т. И., Манакова Е. Н., Парфенова В. В. Определение таксономического положения бактерий из озера Байкал методом анализа последовательностей фрагментов 16S рРНК. // Микробиология. 1996; 65(6):855-864.

9. Bondarenko N.A., Obolkina L. A., Melnik N. G,. Zemskaya Т. I., Logacheva N. F. Under-ice plankton of Lake Baikal. // Aquabiology. 1997; 19 (2,3):172-180,261-269.

10. Земская Т.И, Намсараев Б. Б., Парфенова В. В., Ханаева Т. А, Голобокова Л. П., Гранина Л. 3. Микроорганизмы донных осадков оз. Байкал и экологические условия среды. //Экология. 1997; (1):40-44.

11. Намсараев Б.Б., Дагурова О. П., Нельсон К., Самаркин В. А., Земская Т. И. Сравнительная характеристика микробных сообществ озер Байкал и Мичиган. // Сиб. экол. журн. 1998; 5 (5):423-427.

12. Сергеева В.Н., Земская Т. И., Спиглазова Г. Н., Лаврентьева Т. П., Дроздов В. Н., Толстикова Л. С., Лобаева Л. А. Единая информационно-поисковая система знаний о Байкале (ИПС 'Байкал'). // Сиб. экол. журн. 1998; 5 (5):459-465.

13. Грачев М А., Сергеева В. Н., Земская Т. И., Дроздов В. Н., Бычков И. В., Спиглазова Г. Н., Лаврентьева Т. П., Толстикова Л. С., Лобаева Л. А. Перспективы использования банка знаний о Байкале для решения лимнологических задач. // Сиб. экол. журн. 1999, (6):591-596.

14. Земская Т.И., Намсараев Б. Б., Дульцева Н. М., Ханаева Т. А., Голобокова Л. П., Дубинина Г. А., Дулов Л. Е., Вада Э. Экофизиологические особенности матообразующей бактерии THIOPLOCA в донных осадках бухты Фролиха, Северный Байкал. // Микробиология. 2001; 70 (3). 391-397.

15. Земская Т.Н., Намсараев Б. Б., Дульцева Н. М., Ханаева Т. А., Голобокова Л. П., Дулов Л. Е. Пространственное распределение бактерий различных физиологических групп в районе подводного термального источника в бухте Фролиха, Северный Байкал. // Микробиология. 2001; 70 (3):429-431.

16. Намсараев Б.Б., Земская Т. И., Дагурова О. П., Гранина Л. 3., Голобокова Л. П., Ситникова Т. Я. Бактериальные сообщества донных осадков в районе гидротермального источника бухты Фролиха. // Геология и

Геофизика. 2002; 43 (7):644-647.

17. Клерке Я., Земская Т. И., Матвеева Т. В., Хлыстов О. М., Намсараев Б. Б., Дагурова О. П., Голобокова Л. П., Воробьева С. С., Погодаева Т. П., Гранин Н. Г., Калмычков Г. В., Пономарчук В. А., Шоджи X., Мазуренко Л Л., Каулио В. В., Соловьев В. А., академик Грачев М. А. Гидраты метана в поверхностном слое глубоководных осадков озера Байкал. //ДАН. 2003; 393 (6):822-826.

18. Granina L.Z., Parfenova V. V., Zemskaya Т. I., Zakharova Yu. R., Golobokova L. P. On Iron and Manganese Oxidizing Microorganisms m Sedimentary Redox Cycling in Lake Baikal. // Berliner Palaobiologische Abhandlungen. 2003;4:121-128.

19. Дагурова О.П., Намсараев Б. Б., Козырева Л. П., Земская Т. И., Дулов Л. Е. Бактериальные процессы цикла метана в донных осадках озера Байкал. // Микробиология. 2004; 74 (2):248-257.

20. Шубенкова О.В., Земская Т. И., Черницына С. М., Хлыстов О. М., Трибой Т. И. Первые результаты исследования филогенетического разнообразия микроорганизмов осадков Южного Байкала в районе приповерхностного залегания гидратов метана. // Микробиология. 2005; 74 (3): 370-377.

21. Namsaraev В. В., Dagurova О. P., Zemskaya Т. I., Golobokova L. P. The functioning of the microbial community in bottom sediments of Lake Baikal, with special regard to hydrothermal and gas hydrate regions. // Hydrobiologia; 2006; 568(l):83-85.

22. M. Kida, O. Khlystov, T. Zemskaya, N. Takahashi, H. Minami, H. Sakagami, A. Krylov, A. Hachikubo, S. Yamashita, H. Shoji, J. Poort, L. Naudts "Coexistence of structure I and II gas hydrates in Lake Baikal suggesting gas sources from microbial and thermogenic origin." Geophysical Research Letters, v. 33. 2006.

23. Ясныгина Т.А., Малых Ю.М., Рассказов C.B., Примина С.П., Земская Т.П., Хлыстов О.М, Определение редких земель и других металлов в байкальской нефти методом ИСП-МС: сопоставление с нефтями Сибири и Дальнего Востока России. // ДАН; 2006; 410(5):672-675

24. Черницына С.М., Шубенкова О .Б., Земская Т.И.,Грачев М.А., Верещагин А.Л , Косторнова Т.Я. Выделение суммарной бактериальной ДНК для экологической характеристики донных осадков озера Байкал. // Сиб. экол. журн.; 2006; 13(6):717-723

25. Дроздов В.Н., Сергеева В.Н., Максименко С.Ю., Земская 'Г.И. Компьютерная система учета изображений флюоресцентно-окрашенных бактерий. //Микробиология; 2006; 75(6):751.

26. Черницына С.М., Земская Т.Н., Воробьева С.С., Шубенкова О.В., Хлыстов О.М., Косторнова Т.Я. Сравнительный молекулярный анализ микробиального сообщества в голоценовых и плейстоценовых осадках из района Посольской банки (озеро Байкал) // Микробиология; 2007; Т.76, № 1, С. 94-102.

Авторские свидетельства

27. Сергеева В.Н., Земская Т. И. и Лаврентьева Т. П. Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 960019 РосАПО РФ. Фактографическая база данных по гидрохимии оз. Байкал (Гидрохимия оз. Байкал. Правообладатель: Лимнологический институт СО РАН. - Заявка № 960012. - Дата регистрации 15.07.96 г. 1996.

28. Грачев М.А., Сергеева В. Н., Земская Т. И., Толстикова Л. С., Лаврентьева Т. П. и Лобаева Л. А. Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 980004 РосАПО РФ. Единая информационно-поисковая система знаний о Байкале (Банк знаний 'Байкал'. Правообладатель: Лимнологический институт СО РАН. - Заявка № 970058. - Дата регистрации 16.01.98 г. 1998.

Статьи в сборниках и материалах конференций

29. Бондаренко Н.А., Оболкина Л. А., Мельник Н. Г., Земская Т. И., Логачева Н. Ф. Межвидовые взаимосвязи и структура планктонных сообществ (на примере зал. Лиственичный). // Атлас и определитель пелагобионтов Байкала с краткими очерками по их экологии. Новосибирск; 1995; с. 58-72.

30. Грачев М.А., Земская Т. И., Белых О. И., Воробьева С. С., Гольдберг Е. Л., Горшков А. Г., Кузнеделов К. Д., Лихошвай Е. В., Мац В. Д., Мельник Н. Г., Тимошкин О. А., Федорова Г. А., Ходжер Т. В., Шимараев М. Н., Щербакова Т. А. Лимнологические исследования на Байкале в 1987-1998 гг. // Академическая наука в Восточной Сибири (к 50-летию Иркутского научного центра СО РАН). Новосибирск: Изд-во СО РАН; 1999; с. 161-182.

31. Zemskaya T.I. Diversity of bacteria of Lake Baikal. // Lake Baikal: 2nd Intern. Field Biology Course (IFBC) Ser. 2 / DIWPA, LIN of RAS SB, CER, BICER, JISE: Abstracts of Lectures and Field Practices; Limnol. Inst, of the Sib. Branch of the Russ. Acad, of Sci., Russia. Japan; 1997: 16-17.

32. Беликов С.И., Земская Т. И., Парфенова В. В. Первичная характеристика бактерий керна BDP-93 из озера Байкал. // Байкал -природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата: Тез. докл.; Иркутск. 1994: 14.

33. Манакова Е.Н., Беликов С. И., Земская Т. И., Намсараев Б. Б., Ханаева Т. А. Исследование видового разнообразия бактерий бактериальных матов из б. Фролиха методом анализа первичных структур гена 16S рРНК. // Вторая Верещагинская байкальская конференция: Тез. докл. и стенд, сообщ.; Иркутск. 1995: 128.

34. Zemskaya Т., Namsaraev В. Study of hemotrophic and autotrophic biological communities in the area thermal spring of Frolikha Bay (Northern Baikal). // Joint Int. Sympos. on Lake Baikal: Abstracts; Yokohama, Japan. 1998: 118

35. Granina L., Golobokova L., Zemskaya Т., Khlystov O., Granin N. Geochemical characteristic of the surface sediments in the region of gas hydrates occurrence in southern Lake Baikal. // VI Int. Conf. on Gas in Marine Sediments.

Abstracts St.Petersburg (Russia); 2000: 37-39.

36. Namsaraev B.B, Zemskaya Т. I. Participation of microorganisms in carbon turnover in the bottom sediments of Lake Baikal and Michigan. // 43rd Conference on Great Lakes and St. Lawrence River Research (IAGLR 2000): Abstracts. Cornwall, Ontario; 2000: 115

37. Belykh О I., Bondarenko N. A., Domysheva V. A., Drucker V. V., Granin N. G., Granina L. Z., Izhboldina L. A., Khodzher Т. V. ,Kravtzova L. S., Melnik N. G., Mizandrontsev I. В., Obolkina L. A., Parfenova V. V., Pomazkina G. V., Popovskaya G. I., Rozhkova N. A., Semovski S. V., Sherstyankin P. P., Shimaraev M. N., Sorokovikova L. P., Tanichev A. I., Timoshkin O. A., Zemskaya Т. I. Chapter 3. Freshwater Ecosystems. Biodiversity Research Methods. IBOY in Western Pacific and Asia, Tohru Nakashizuka and Nigel Stork. Kyoto: Kyoto University Press and Trans Pacific Press.; 2002; pp. 111-160.

38. Дагурова О.П., Гайнутдинова У.Ф., Земская Т.И., Намсараев Б.Б. Влияние абиотических факторов на функционирование микробного сообщества донных отложений озера Байкал. // Материалы второго международного симпозиума «Экологически эквивалентные и экзотические виды гидробионтов в великих озерах мира»; Улан-Удэ. Издательство Бурятского научного центра СО РАН; 2002: с. 24-26

39. Дагурова О.П., Намсараев Б. Б., Земская Т. И., Хлыстов О. М., Гайнутдинова Е. А., Бурюхаев С. П. Бактериальные процессы в донных осадках озера Байкал в районе залегания газогидратов. // Материалы всероссийской конференции: «Биоразнообразие и функционирование микробных сообществ водных и наземных систем Центральной Азии". Улан-Удэ. 2003; с. 45-47.

40 Павлова О. П., Парфенова В В., Земская Т. И, Хлыстов О. М., Суслова М. Ю. Изучение бактерий - деструкторов нефти, выделенных из воды и донных осадков озера Байкал. // Материалы научно-практического совещания: Перспективы нефтегазоносности Байкала и Западного Забайкалья, Улан-Удэ. 14-16 окт. 2003 г. Улан-Удэ- БНЦ СО РАН; 2003; с 96-97.

41. Горшков А. Г., Земская Т. И., Верещагин A. Л., Хлыстов О. М. Углеводороды в байкальской воде на участках нефтепроявлений. // Материалы научно-практического совещания: Перспективы нефтегазоносности Байкала и Западного Забайкалья, Улан-Удэ. 14-16 окт. 2003 г. Улан-Удэ: БНЦ СО РАН; 2003; с. 68-69.

42. Хлыстов О.М., Шубенкова О. В.,Черницына С. М. .Земская Т. И., Дагурова О. П. Геологическое и биогеохимическое изучение осадков Байкала в районе разгрузки метана. // Матер, конф. мол. учен., посвящ. М.А.Лаврентьеву г. Новосибирск, 2003: с. 209-214.

43. Намсараев Б Б., Земская Т. И., Дагурова О. П., Гайнутдинова Е. А., Шубенкова О. В., Егорова А. В. Бактериальное окисление метана в озере Байкал. // Труды института микробиологии им.С.Н. Виноградова. Гальченко В.Ф. ed. Москва: Наука; 2006; вып. XIII. с. 113-146.

44. Шубенкова О.В., Земская Т. И., Хлыстов О. М., Черницына С. М.

Биогеохимическое изучение осадков Байкала в районах приповерхностного залегания гидратов метана. // Международное рабочее совещание" Происхождение и эволюция биосферы" (ВОЕ); Новосибирск. 2005: 214-215.

45. Zemskaya Т., Egorov A., Khlystov О., Shubenkova О., Namsaraev В., Chernitsina S., Dagurova О., Kalmychkov G., Grachev M. Biogeochemical cycles of methane in lake Baikal. // Geophys. Research Abstracts . 2005; 7:03994.

46. Gorshkov A.G., Grachev M. A., Zemskaya Т. I., Khlystov О. M., Moskvin V. I. Oil in Lake Bakal, Paradox or Regularity? // International Congress on Analytical Science ; Moscow, Russia. 2006: 375-376.

47. Zemskaya T.I., Chernitsyna S. M. Shubenkova О. V. Pogodaeva T. P. Colorless Sulfur Bacteria of lake Baikal. // Berliner paleobiologische Abhandlungen, band 9 . Abstracts of the International Symposium: Speciation in Ancient Lakes, SIALIV.; Berlin. 2006: 68.

48. Zemskaya T.I., Chlystov О. M. Namsaraev В. B. Shubenkova О. V. Pogodaeva T. P. Chernitsyna S. M. Bottom sediments of lake Baikal as a Habital for Prokaryotes. // Berliner paleobiologische Abhandlungen, band 9 . Abstracts of the IntemationalSymposium: Speciation in Ancient Lakes, SIAL IV.; Berlin. 2006: 69.

49. Krylov A., Khlystov O., Minami H., Hachikubo A., Yamashita S., Sakagami H., Kida M., Nukokawa Yu., Zemskaya Т., Shoji H. Formation of authigenic carbonates within the seepage structures of lake Baikal (Eastern Siberia). // Abstracts the Japan Geoscience Union Meeting; 2006: G228-P011.

50. Krylov Alexey, Khlystov Oleg, Zemskaya Tamara, Minami Hirotsugu, Hachikubo Akihiro, Nishio Sin'ya, Hitoshi Shoji. Mechanism of the Authigenic Carbonates Formation within the Gas-Hydrate Bearing Seepage Structures of lake Baikal. // International Conference "Mineral of the Ocean-3 Future Developments". Abstracts.; St. Petersburg, Russia. VNIIOkeanologia; 2006: 72-73.

Подписано к печати 4.04.2007 Формат 60х84х/16 бумага офсетная №1. Гарнитура Тайме. Печать Riso. Усл. печ. л. 2,2. Тираж 120 экз. Заказ 531 Отпечатано в типографии Института земной коры СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Земская, Тамара Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА Материалы и методы исследования

1.1. Районы исследования, используемые пробоотборники

1.2. Методы химического анализа

1.3. Методы микробиологического анализа

1.4. Молекулярно-микробиологические методы исследования 23 микроорганизмов: ПЦР, клонирование, секвенирование, гибридизация in situ

1.5. Измерение скоростей аэробных и анаэробных процессов

ГЛАВА 2. Литературный обзор

ГЛАВА 3. Донные осадки озера Байкал - среда обитания 48 микроорганизмов

3.1. Геолого-геофизические характеристики, влияющие на 48 деятельность микробных сообществ

3.2. Органическое вещество донных отложений озера Байкал

3.3. Газовый состав и газовые гидраты

3.4. Химический состав поровых вод осадков озера Байкал

ГЛАВА 4. Численность микроорганизмов в донных осадках 96 Байкала

4.1. История исследования микрофлоры донных осадков на 96 Байкале

4.2. Количественная характеристика культивируемых и 99 некультивируемых микроорганизмов, обитающих в донных осадках

ГЛАВА 5. Аэробные процессы, осуществляемые микробными 119 сообществами в донных осадках озера Байкал

5.1. Численность и активность микроорганизмов, 119 осуществляющих аэробные процессы деструкции органического вещества

5.2. Нефтеокисляющие микроорганизмы в районах 121 естественного выхода нефти: пространственное распределение, наличие генов алкангидроксилаз

5.3. Бактериальное окисление метана 144 5.4.Численность, морфология и таксономический состав метанотрофных бактерии в Байкале

5.5. Анализ аэробного метанотрофного сообщества озера Байкал, 161 методом анализа фрагментов гена 168 рРНК и гена мембрансвязанной метанмонооксигеназы (ртоА)

ГЛАВА 6. Деятельность анаэробных микроорганизмов в донных 170 отложениях озера Байкал: процессы ацетогенеза, сульфатредукции, метаногенеза

6.1. Численность анаэробных культивируемых 170 микроорганизмов, участвующих в деструкции органического вещества в осадках озера Байкал

6.2. Микроорганизмы, осуществляющие процессы ацетогенеза и 177 сульфатредукции

6.3. Скорости процесса метаногенеза в донных отложениях озера 182 Байкал

6.4. О возможном анаэробном окислении метана в пресноводном 196 Байкале

ГЛАВА 7. Микробные сообщества осадков в районах 207 субаквальных разгрузок

7.1. Процессы и филогенетическая структура микробных 207 сообществ в районах грязевых вулканов

7.2. Микробные маты в районе гидротермального подводного 223 источника в б. Фролиха

7.3. Микробные сообщества осадков, сформированных в 263 различные временные периоды: голоцене и плейстоцене ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 278 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ"

t восстановленных соединений и углекислоты окружающей морской воды. Исследованиями последних лет на Байкале установлены многочисленные зоны субаквальных разгрузок (Гранин, Гранина, 2002; Клерке и др., 2003; Хлыстов, 2006), где в водную толщу озера поступают разнообразные углеводороды. Открытие гидротермального вента в б. Фролиха на Байкале показало наличие богатого сообщества представителей высших организмов - губок, хирономид, моллюсков, основой для жизнедеятельности которых является древний метан ^ (Кузнецов, 1974; Grachev et al., 1994).

Есть еще один аспект, который инициирует исследование микроорганизмов круговорота углерода, как в мире, так и на Байкале, это открытие больших скоплений газовых гидратов (Кузьмин и др., 1998; Клерке и др., 2003). На настоящее время озеро Байкал является единственным пресноводным водоемом, где обнаружены значительные запасы гидратов метана. Каким образом поддерживается его баланс, и какие микроорганизмы участвуют в образовании и деструкции метана в ультрапресном водоеме, до сих пор оставалось неизвестным.

Цели и задачи работы:

4. Установить филогенетическое положение байкальских микроорганизмов из этих районов по данным анализа гена 16 Б рРНК и провести сравнение со структурами пресноводных и морских последовательностей.

5. Оценить возможность существования процесса анаэробного окисления метана в ультрапресном водоеме.

6. На основе анализа структуры гена 16 Б рРНК исследовать сообщества микроорганизмов в донных осадках, сформированных в различные временные периоды.

Научная новизна работы: Впервые для исследования микроорганизмов обитающих в осадках Байкала, применен комплексный подход, который включает одновременное изучение физико-химических, геохимических и молекулярно-микробиологических параметров в одних и тех же образцах воды и донных осадков. С использованием данного подхода охарактеризована количественная структура микроорганизмов в разных слоях осадков с учетом экологических условий и времени их формирования. Исследование распространения различных видов аэробных и анаэробных, автотрофных и гетеротрофных, психрофильных, мезофильных и термофильных бактерий показало, что их количество определяется конкретными условиями: наличием кислорода, необходимых для их жизнедеятельности биогенных элементов. Выделены доминирующие в определенных биотопах группы микроорганизмов, оценен их вклад в процессы круговорота углерода и других биогенных элементов.

Впервые проведены масштабные измерения скоростей процессов деструкции органического вещества в донных осадках озера Байкал, в том числе в районах грязевых вулканов и гидротермального вента. Установлено, что на конечных этапах деструкции органического вещества в донных осадках озера Байкала преобладает метаногенез, в большинстве осадков озера Байкал скорость этого процесса значительно превышает сульфатредукцию. При этом большая часть органического вещества используется для синтеза метана. И только в местах поступления антропогенного органического вещества и сульфатов скорость восстановления сульфатов опережает процесс метаногенеза. Поэтому увеличение численности и активности сульфатредукторов в донных осадках отдельных районов озера Байкал может служить индикатором экологического неблагополучия.

Впервые в районе гидротермального вента в бухте Фролиха (Северный Байкал) исследованы микробные сообщества - микробные маты, основу которых составляют бесцветные серные бактерии рода ТЫор1оса. Получены первые данные по их распространению, экофизиологии и филогенетическом положении.

Впервые в пресноводном озере с использованием молекулярных методов исследовано сообщество микроорганизмов, ассоциированное с газовыми гидратами. На основе сравнительного анализа фрагментов гена 16Б рРНК установлено, что в осадках преобладают некультивируемые формы бактерий, имеющие низкую степень гомологии со структурами в мировой базе данных. Выявлено, что байкальские последовательности образуют отдельные кластеры, которые могут свидетельствовать о наличии эндемичных бактерий. В районе повышенных концентраций метана с помощью электронной трансмиссионной микроскопии обнаружено большое количество морфологически разнообразных форм бактерий, спор и цист. Наличие внутри клеток внутрицитоплазматических мембран (ВЦМ) позволило идентифицировать их как метанотрофные бактерии. Эти результаты подтверждены данными сравнительного анализа функциональных генов-метанмонооксигеназ, присущих метанотрофным бактериям. Впервые исследовано разнообразие архей в донных осадках озера Байкал, установлено наличие последовательностей, относящихся к царствам Сгепагскаео1а и Еигуагскаео1а.

Основные защищаемые положения диссертации.

2. В процессе деструкции органического вещества микроорганизмами в донных осадках озера Байкала значительная его часть идет на образование метана. Окисление метана осуществляется аэробными метанотрофами в придонной воде и поверхностном слое осадков, анаэробное окисление возможно лишь в зонах субаквальных разгрузок минерализованных флюидов.

4. Совокупность молекулярно-биологических данных позволяет утверждать, что байкальские микроорганизмы являются эндемичными, поскольку их подавляющее большинство не имеет близких аналогов в мировой базе данных. Байкал мог быть, и по-видимому, продолжает оставаться потенциальным резервуаром микроорганизмов, способных при благоприятных условиях, завоевывать новые экологические нишы. Практическая значимость. Для микробиологических исследований донных отложений озера Байкал адаптированы и внедрены молекулярные методы. Создана автоматизированная система подсчета бактерий, которая апробирована и используется при проведении мониторинговых работ в Южном Байкале.

Создан банк данных байкальских последовательностей фрагментов гена 16Б рРНК и гена рток метанотрофных бактерий, включающий 430 последовательностей, 92 из них зарегистрированы в ЕМВЬ-банке данных. Полученные нуклеотидные последовательности могут служить основой для конструирования зондов для гибридизации, что позволит проводить количественную оценку структуры микробного сообщества донных осадков озера Байкал и оценивать качество его вод.

Личный вклад соискателя. В цикле исследований, входящих в диссертационную работу, соискателю принадлежит решающая роль в выборе направления исследований, использовании методических и экспериментальных подходов, а также в обобщении полученных материалов. Автор принимал непосредственное участие во всех экспедициях, результаты которых вошли в диссертацию. В работах, выполненных в соавторстве, вклад соискателя заключался в постановке научных задач, в непосредственном участии в получении материалов и участии на всех этапах исследований, а также в их обсуждении и подготовке публикаций. Диссертантом сформировано направление, основанное на комплексном подходе исследования микробных сообществ с использованием микробиологических, молекулярных, физико-химических методов.

Исследования были выполнены в рамках планов НИР Института

Механизмы диагенеза байкальских осадков: микробиальные и геохимические процессы» (2001-2003 гг.), «Разработка и апробация комплексной системы химического, биологического и дистанционного мониторинга экологической системы озера Байкал, прогноз состояния экосистемы на ближайшее десятилетие» (2004-2006 гг.), а также при поддержке грантов РФФИ-Байкал № 97-04-96206 и 97-04-96270, РФФИ № 97-04-485, 01-05-97256, 03-05-65289, № 05-05-65291, Интеграционных проектов СО РАН №147 «Природные и синтетические газовые гидраты», №58 «Углеводороды Байкала и роль архей и других микроорганизмов в их деградации и образовании», программ Президиума РАН: №13 «Изменения окружающей среды и климата: природные катастрофы», проект «Исследование биологических сообществ барьерных зон, обеспечивающих формирование чистых вод Байкала и ограничивающих проникновение чужеродных видов»; №18 «Происхождение и эволюция биосферы», проект «Исследование механизмов функционирования микробных сообществ барьерных зон, как основного фактора динамической устойчивости экосистемы озера Байкал».

Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации докладывались на российских и международных конференциях: на I (1989), II (1995), III (2000) и IY (2005) верещагинских байкальских конференциях, на конференции НАТО «Байкал - природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата» (Иркутск, 1994); на семинаре Института морской микробиологии Макса Планка (Бремен, 2000), на III и IY международных симпозиумах "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History" (SIAL III), (Иркутск, 2002), (SIAL IY) (Берлин, 2006), на всероссийской конференции «Биоразнообразие и функционирование микробных систем Центральной Азии», Улан-Удэ, 2003; на международном симпозиуме «Газовые гидраты в экосистеме Земли», 2003; международном симпозиуме «Микроорганизмы в экосистемах озер, рек и водохранилищ» (Иркутск, 2003); на 1st FEMS Congress of European Microbiologists, Slovenia (Ljubljana, 2003); на XV Международной школе морской геологии (Москва,

2003); международном рабочем совещании «Происхождение и эволюция биосферы» (Новосибирск, 2005).

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному консультанту д.б.н. Б.Б. Намсараеву.

Автор искренне признателен ак. М.А. Грачеву за его постоянную поддержку, дельные советы, идеи и обсуждение результатов работы на всех этапах ее выполнения. Автор благодарит сотрудников Института профессора С.И. Беликова, д.б.н. Е.В. Лихошвай за помощь на завершающем этапе выполнения работы. Огромное спасибо зав. лаб. водной микробиологии к.б.н.

B.В. Парфеновой, профессору В.В. Дрюккеру, Шубенковой О.В., Черницыной

C.М., Павловой О.Н., Косторновой Т.Я., и другим, за разностороннюю поддержку и помощь в сборе материалов. Отдельное спасибо О. М. Хлыстову, без участия, которого эта работа навряд бы была выполнена.

Автор выражает глубокую признательность сотрудникам лаб. гидрохимии и химии атмосферы Т.П. Погодаевой, Л.П. Голобоковой, лаб. палеоклиматологии С.С. Воробьевой, Е.П. Чебыкину, А.Г. Горшкову, сотрудникам лаб. водных беспозвоночных д.б.н. O.A. Тимошкину, В.И. Провиз.

Автор выражает глубокую признательность сотрудникам лаборатории микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН О.П. Дагуровой, С. Бурухаеву и всем остальным, за поддержку и помощь в сборе материала для диссертации. Автор искренне благодарен сотруднику Институт океанологии РАН A.B. Егорову за конструктивные дискуссии и помощь в сборе и обработке материала для диссертации, а также сотрудникам Института микробиологии РАН Г.А. Дубининой и Н.М. Дульцевой за обсуждение полученных материалов. Работа выполнена в тесном сотрудничестве с зарубежными учеными, и автор выражает благодарность проф. Э Ваде, X. w

Шоджи, Я. Клерксу, М. Батисту, Бо Б. Иергенсу, Р. Амману, Е.Ф. Зайчикову и др.

Автор выражает глубокую признательность команде НИС «Верещагин» и капитанам О.Г. Калинину и A.B. Священкову за помощь в отборе материалов.

Автор благодарит всех сотрудников Лимнологического института СО РАН, чью поддержку и внимание автор чувствовал постоянно.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения и 7 глав, ^ списка литературы, содержащего 406 источников, в том числе на иностранном

Заключение Диссертация по теме "Экология", Земская, Тамара Ивановна

Выводы

1. Впервые сочетанием методов классической и молекулярной микробиологии исследован состав микробных сообществ верхнего слоя осадков озера Байкал в различных геохимических обстановках: в глубоководной толще южной, средней и северной котловин, в районах грязевых вулканов, нефтепроявлений и подводного термального источника. В аэробной зоне обнаружены представители альфа-, бета-, гамма-протеобактерий, Nitrospirae, Actinobacteria, Verrucomicrobia, ЦФБ, Acidobacteria, Planctomycetes, Chloroflexi, Synechococcus, Clostridium, Euryarchaeota, Crenarchaeota, в анаэробной представители альфа-, гамма-, дельта-, бета- протеобактерий, Planctomycetes, грам-положительные, Euryarchaeota, Crenarchaeota.

3. Значительная часть органического вещества осадков озера Байкал используется для образования метана, расход углерода на этот процесс (33 1

2288,4 мкг С дм' сут") превышает расход на сульфатредукцию (0.47-41 мкг

3 1

С дм" сут" ). Основным путем синтеза метана в поверхностных слоях пелагических осадков является автотрофный метаногенез (97-99%), в глубинных слоях этих осадков и в осадках мелководных районов -ацетоклассический (29-98%).

4. Анализ данных измерений стабильных изотопов углерода метана, органического вещества, бактериальных матов и бентосных организмов в зонах субаквальных разгрузок газонасыщенных флюидов свидетельствует о вовлечении глубинного метана в круговорот углерода. Облегченный изотопный состав в бентосных животных (- 40 - -66 %о) указывает на то, что они используют углерод метана биогенного происхождения.

5. Наиболее высокие скорости окисления метана (0,12-4,7 мл СН4 дм"3 сут*1), обеспечиваются микроорганизмами поверхностных слоев осадка в районах субаквальной разгрузки метана: в районах грязевых вулканов, подводного источника в б. Фролиха, естественных нефтепроявлений. На границе раздела «вода-донные осадки» этих районов численность метанотрофных бактерии составляет 107 кл/мл, против 10-104 кл/мл в обычных. Молекулярно-микробиологический анализ показал у байкальских последовательностей наличие генов, ответственных за синтез метанмонооксигеназ, обеспечивающих окисление метана. В донных осадках Байкала преобладают метанотрофные бактерии I типа, имеющие наибольшее сходство с представителями рода МеЖуЬЬаМег.

6. В местах субаквальных разгрузок газонасыщенных флюидов формируются особые микробные сообщества, которые в процессе жизнедеятельности используют энергию восстановленных газов, препятствуя их поступлению в водную толщу озера. В районе гидротермального вента в б. Фролиха основу сообщества составляют бесцветные серные бактерии рода ТЫор1оса, в районах грязевых вулканов наряду с эубактериями, широко представлены археи царства Еигуагскаео1а, относящиеся к порядку МеШапозагстакБ. Филогенетический анализ бесцветных серных бактерий рода ТШор1оса из подводного термального источника в б. Фролиха показал, что они кластеризуются с пресноводными видами этого рода, процент гомологии с видом Т. пса составляет 99%.

7. Профили концентраций метана в донных осадках районов грязевых вулканов свидетельствуют о его окислении в анаэробной зоне. Филогенетический анализ последовательностей архейной компоненты микробных сообществ из этих осадков показал, что они принадлежат к порядку Ме1капо$аеШ, что и группы АЫМЕ-1 и АЫМЕ-2, участвующие в анаэробном 'окислении метана в морских экосистемах. Как и для водной толщи озера Байкал, последовательности байкальских архей образуют отдельные кластеры, процент сходства с известными последовательностями в мировой базе данных составил 85 - 94%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микробиологические исследования, проведенные в различных районах озера Байкал, показали, что в донных отложениях широко распространены различные виды аэробных и анаэробных, автотрофных и гетеротрофных, психрофильных, мезофильных и термофильных бактерий. Количественные исследования их деятельности показывают важную роль этих групп микроорганизмов в круговороте биогенных элементов, продукции, трансформации и деструкции органического вещества. Они играют определяющую роль в установлении динамического равновесия между биогеохимическими процессами в донных отложениях и водной толще озера.

Изучение биоразнообразия микробного сообщества донных осадков озера Байкал разными методами свидетельствует о более разнообразном таксономическом составе микроорганизмов современных осадков по сравнению с осадками, сформированными в период похолодания в > плейстоцене. В районах субаквальных разгрузок выявлены аномалии состава поровых вод, определен характер их проявлений. В бухте Фролиха (Северный Байкал), районах грязевых вулканов, естественных выходов нефти обнаружены уникальные природные сообщества бактерий, использующие глубинные восстановленные вещества. Они образуют бактериальный фильтр между вулканогенными флюидами и экосистемой озера.

Для функционирования экосистемы Байкала очень важной компонентой является цикл метана. По данным Егорова A.B. (Егоров, 2003; Намсараев и др., 2006), его концентрации в придонных слоях воды и поверхностных слоях осадка гораздо выше, чем в водном теле. Анализ кривых распределения метана на границе вода-донные осадки свидетельствует о его активной деструкции в данной зоне. Это подтверждается данными исследований численности метанотрофных бактерий, она оказалась высокой на протяжении всего периода исследований (105-106 кл/мл) и сопоставима с численностью данной группы бактерий в морских экосистемах (Пименов,

2004), где отмечено наличие грязевых вулканов и холодных метановых сипов. Молекулярно-биологические исследования свидетельствуют о наличии в микробном сообществе бактерий в поверхностных горизонтах осадка (0-5 см), имеющих функциональный ген мембрансвязанной метанмонооксигеназы (ртоА). Сравнительный анализ полученных последовательностей байкальских метанотрофных бактерий показал их низкое сходство (92 %) с метанотрофами первого типа пресноводного озера Вашингтон. С помощью ультратонких срезов бактерий выявлено наличие внутрицитоплазматических мембран, характерных для метанотрофов первого и второго типа. Эти данные свидетельствуют о более широком спектре видов, чем удалось нам идентифицировать с помощью методов молекулярного анализа. Поэтому в будущем исследования в этом направлении необходимо продолжить и с применением других методов исследования.

Исследования изотопного состава углерода метана свидетельствуют о том (Калмычков и др., 2006), что в Байкале метан в основном, имеет биогенное происхождение. В его образовании участвует специализированная группа строго анаэробных автотрофных и гетеротрофных бактерий -метаногенов. Это подтверждается результатами расчета использования органического углерода в терминальных микробных процессах. Очевидно, что в донных осадках озера Байкал большая часть органического вещества

3 1 используется для синтеза метана. В дм" сут" на образование метана расходуется от 0,01 до 2288,4 мкг С, что значительно больше, чем идет на бактериальное восстановление сульфатов.

Кривые концентраций метана в донных осадках районов грязевых вулканов, поступление высоких концентраций сульфата с глубинным флюидом свидетельствуют об анаэробном окислении метана в локальных районах. Филогенетический анализ последовательностей архейной компоненты микробных сообществ из этих осадков показал, что они принадлежат к тому же порядку Ме1капо8ае1а, что и группы АЫМЕ-1 и

ANME-2), участвующими в анаэробном 'окислении метана в морских экосистемах. Как и для водной толщи озера Байкал, последовательности байкальских архей имеют низкий процент сходства с известными последовательностями (85 - 94%).

Методом анализа гена 16S рРНК показано широкое разнообразие видов бактерий, обитающих в донных осадках озера Байкал. Подавляющее большинство исследованных байкальских бактерий проявляют низкую степень гомологии с некультивируемыми бактериями, выделенными из природных образцов воды и осадков морских и пресноводных экосистем. Процент гомологии байкальских последовательностей с известными в GeneBank составил 84-95%. Наиболее высокий процент гомологии отмечен с культивируемыми представителями родов Pseudomonas, Ralstonia, Clostridium (95-99%).

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Земская, Тамара Ивановна, Иркутск

1. Абрамочкина, Ф.Н. Микробиологическое окисление метана в пресном водоеме Текст. / Ф.Н. Абрамочкина, Л.В. Безрукова, А.В. Кошелева // Микробиология. 1987. - Т. 56, № 3. - С. 464 - 471.

2. Белькова Н.Л. Таксономическое разнообразие микробного сообщества водной толщи озера Байкал: Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.16, 03.00.07 / Н.Л. Белькова; Дальневосточный государственный университет МО РФ. В., 2004. - 20 с.

3. Беляев, С.С. Радиоизотопный метод определения интенсивности бактериального метанобразования Текст. / С.С. Беляев, М.В. Иванов //Микробиология. 1975. - Т. 44. - С. 166 - 168.

4. Беляев, С.С. Метанобразующие бактерии: биология, систематика,применение в биотехнологии Текст. / С.С. Беляев // Успехи микробиологии. -1988.-Вып. 22.-С. 68-79.

5. Богданов, Ю.А. Обнажения миоценовых осадков на дне озера Байкал и время сбросообразования (по наблюдениям с подводных обитаемых аппаратов 'Пайсис') Текст. / Ю.А. Богданов, Зоненшайн Л.П. // Докл. АН СССР. 1991. - Т. 320, № 4. - С. 931-933.

6. Бонч-Осмоловская, Е.А. Образование метана сообществамимикроорганизмов Текст. / Е.А. Бонч-Осмоловская // Успехи микробиологии. -М.: Наука, 1979.-Вып. 14.-С. 106- 123.

7. Вайнштейн, М.Б. Спрообразующая, сульфатредуцирующая бактерия БезШ/оЮтасиШт §иио1йеит эр. поу. Текст. / М.Б.Вайнштейн, Г.И. Гоготова // Микробиология. 1983. - Т. 52, вып. 5. - С. 789 - 793.

8. Вайнштейн, М.Б. Сульфатвосстанавливающие бактерии водоемов: экология и кластерирование Текст. / М.Б. Вайнштейн // Прикладная биохимияи микробиология.- 1996.-Т. 32, № 1.-С. 136- 143.

9. Вайнштейн, М.Б. Характеристика тионовых бактерий озер Марийской АССР Текст. / М.Б. Вайнштейн // Микробиология. 1975. - Т. 44, вып. 1.-С.98- 104.

10. Верхозина, В. А. Микробиальные процессы круговорота азота в Байкале Текст. /В.А. Верхозина //Микроорганизмы в экосистемах озер и водохранилищ. Н.: Наука, 1985. С. 33 - 42.

11. Вильяме, Д.Ф. Геохимические индикаторы продуктивности источники органического вещества в поверхностных осадках оз. Байкал Текст. / Д.Ф. Вильяме,. Лиин Чин, Е.Б. Карабанов, А.Н. Гвоздков // Геология и геофизика.- 1993.-Т. 34, № 10-11. С. 136- 148.

12. Виноградский, С.Н. Микробиология почвы. Проблемы и методы 50 лет исследований Текст. / С.Н. Виноградский; М.: Изд-во АН СССР, 1952.

13. Власова, Л.К. О стоке взвешенных наносов рек Байкала Текст. / Л.К. Власова// Донные отложения Байкала. 1970. - С. 60-63.

14. Волков, И.И. Первичная продукция водоемов Текст. / И.И. Волков; Минск: Изд-во АН БССР, 1960. - 329 с.

15. Волков И.И. Геохимия серы в осадках океана Текст. / И.И. Волков; -М.: Наука, 1984.-272 с.

16. Вотинцев, К. К. Гидрохимия озера Байкал Текст. / К. К. Вотинцев; Академ, наук СССР, Сиб. отд., вост.- сиб. филиал, труды Байк. лимн. ст. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - Т. 20. - 302, е.; 26 см. - Библиогр.: с. 302 - 309. - 1000 экз.

17. Вотинцев, К.К. К вопросу о современном осадкообразовании в Байкале Текст. / К.К. Вотинцев // Докл. АН СССР. 1967. - Т. 174, № 2. - С. 419-422.

18. Выхристюк, Л.А. О поступлении и распределении основных химических элементов в донных отложениях Байкала Текст. / Л.А. Выхристюк // Литология и полезные ископаемые. 1977. - № 1. - С. 54 - 65.

19. Выхристюк, Л.А. Органическое вещество и его преобразование в донных отложениях Текст. / Л.А. Выхристюк // Труды ЛИН СО АН СССР. -1975. Т. 21, № 41. - Динамика Байкальской впадины. - С. 202 - 203.

20. Галимов, Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода Текст. / Э.М. Галимов; М.: Наука, 1968. - 226 с.

21. Галимов, Э.М. Исследования органического вещества и газов в осадочной толще Мирового океана Текст. / Э.М. Галимов, Л.А. Кодина; М.: Наука, 1982.- 126 с.

22. Гальченко, В.Ф. К вопросу об анаэробном окислении метана Текст. / В.Ф. Гальченко // Микробиология. 2004 а. - Т. 73, №5. - С. 698-707.

23. Гальченко, В.Ф. Интенсивности микробного образования и окисления метана в донных осадках и водной толще Черного моря Текст. / В.Ф. Гальченко А.Ю. Леин, М.В. Иванов // Микробиология. 2004 б. - Т. 73, №2.-С. 271-283.

24. Гальченко, В.Ф. Выделение и свойства новых штаммов облигатных метанотрофов Текст. / В.Ф. Гальченко, В.Н. Шишкина, Н.Е. Сузина, Ю.А. Троценко // Микробиология. 1977. - Т. 46. - С. 890-897.

25. Гальченко, В.Ф. Метанотрофные бактерии Текст. / В.Ф. Гальченко; -М.: ГЕОС, 2001.-500 с.

26. Гальченко, В.Ф. Таксономия и идентификация облигатных метанотрофных бактерий Текст. / В.Ф. Гальченко, Андреев Л.В., Троценко Ю.А; Пущино: НЦБН АН СССР, 1986 - 96 с.

27. Гальченко, В.Ф. 1994 Сульфатредукция, метанобразование и метанокисление в различных водоемах Оазиса Бангер Хиллс, Антарктида. Текст. / В.Ф. Гальченко // Микробиология. 1994. - Т. 63ю - С. 683 - 698.

28. Голдырев Г. С. Осадкообразование и четвертичная история котловины Байкала Текст. / Г. С. Голдырев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. 182 е.; 20 см. -Библиогр.: с. 179-181. -300 экз.

29. Головачева, P.C. Биология аэробных термоацидофильных хемолитотрофных бактерий Текст. / P.C. Головачева // Хемосинтез: к 100-летию открытия С.Н. Виноградским. М.: Наука. - 1989. - С. 123 - 138.

30. Голубев, В. А. Очаги субаквальной гидротермальной разгрузки и тепловой баланс Северного Байкала Текст. / В. А. Голубев // Доклады РАН. -1993.- Т. 328, №3.-С. 315-318.

31. Гольдберг, Е. Л. Урановый сигнал влажности палеоклиматов в осадках озера Байкал Текст. / Е. JI. Гольдберг, Е. П. Чебыкин, С.С. Воробьева, М.А. Грачев // ДАН. 2005. - Т. 400. - С. 72-77.

32. Гольдберг, E.JI. Геохимические индикаторы изменений палеоклимата в осадках озера Байкал Текст. / E.JI. Гольдберг, М.А. Федорин, М.А. Грачев, К.В. Золотарев, О.М. Хлыстов // Геология и геофизика. 2001. -Т. 42, № 1-2.-С. 76-86.

33. Гоман, Г. А. Процессы аэробного распада клетчатки в грунтах Байкала Текст. / Г.А. Гоман // Микробиология. 1973. - Т. 42, вып. 1. - С. 148 -153.

34. Гоман, Г. А. Бактериальное восстановление сульфатов и окисление сульфидов в грунтах Байкала Текст. / Г. А. Гоман // Гидробиологический журнал, 1975.-Т. 11, №5.-С. 18-22.

35. Гоман, Г.А, Бактериальная деструкция Текст. / Г.А. Гоман // Экология Южного Байкала. 1983. - С. 78 - 83.

36. Горбенко, А. Ю. О возможности количественного учета олигокарбофильного (олиготрофного) бактериопланктона на богатой питательной среде Текст. / А.Ю. Горбенко, А. Н. Дзюбан // Микробиология. -1992. Т. 61,№3.-С. 531 -532.

37. Горленко, М. В. Экология водных микроорганизмов Текст. / М. В. Горленко, Г. А. Дубинина, С. И. Кузнецов. М.: Наука, 1977. - 289, [2] е., 99 с. ил.; 22 см. - Библиогр.: с. 264 - 285. - 1700 экз.

38. Горшков, А. Г. Углеводороды в байкальской воде на участках нефтепроявлений Текст. / А.Г. Горшков, Т.Н. Земская, A.JI. Верещагин, О.М.

39. Хлыстов // Перспективы нефтегазоносности Байкала и Западного Забайкалья: Тез. докл. 2003. - С. 68 - 69.

40. Гранин, Н.Г. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале Текст. / Н.Г. Гранин, JI.3. Гранина // Геология и геофизика. 2002. - Т. 43. - С.629-637.

41. Гранина, JI. 3. Аномалии состава поровых вод донных осадков Байкала Текст. /Л. 3. Гранина, Е. Каллендер, И. С. Ломоносов, В. Д. Матц // Геология и геофизика. 2001. - V. 42. - Р. 362-372.

42. Гранина, Л.З. Аккумуляция биогенного кремнезема в донных отложениях Байкала Текст. / Л.З. Гранина, М.А. Грачев, Е.Б. Карабанов, В.М. Купцов, М.К. Шимараева, Д.Ф. Вильяме// Геология и геофизика. 1993. - Т. 34, № 10-11.-С. 149-159.

43. Гранина, Л.З. Газогидраты 2000: первые сведения. Текст. / Л. 3. Гранина, Ж. Клерке, Н.Г. Гранин, Т.Н. Земская, Л.П. Голобокова, О.М. Хлыстов, A.A. Жданов, Р.Ю.Гнатовский // Третья Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. 2000. - С. 68.

44. Грачев, М. А. Глубинная вода озера Байкал природный стандарт пресной воды Текст. / М. А. Грачев, В. М. Домышева, Т. В. Ходжер // Химия в интересах устойчивого развития. - 2004. - № 12. - С. 417-429.

45. Грачев, М. А. О современном состоянии экологической системы озера Байкал Текст. / Михаил Грачев. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. -156 [3] е., 57 с. ил.; 22 см.- Библиогр.: с.141-153.- 1000 экз. - ISBN 5-7692-04818.

46. Громов, Б. В. Экология бактерий. Текст. / Б. В. Громов, Т. В. Павленко. Л.: Изд- во Ленингр. ун-та, 1989; 22 см.- Библиогр.: с.141-153.-1000 экз. - ISBN 5-7692-0481-8.

47. Дагурова, О.П. Бактериальные процессы цикла метана в донных осадках озера Байкал Текст. / О.П. Дагурова, Б.Б. Намсараев, Л.П. Козырева, Т.П. Земская, Л.Е. Дулов // Микробиология. 2004. - Т.74, №2. - С. 248-257.

48. Дзюба, A.A. Ископаемые соленые озера и их разрушение в дельте Селенги Текст. / A.A. Дзюба, Н.В. Кулагина, Т.Ю. Богатырева, В.П. Исаев, Н.Г. Коновалова, И.С. Ломоносов //География и природ, ресурсы. 2001. - Т. 3. -С. 61-65.

49. Дзюба, А. А. Реликтовые соленые озера дельты Селенги Текст. / А. А. Дзюба, Н. В. Кулагина // Третья Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. 2000. - С. 76.

50. Дзюбан, А.Н. Численность бактерий и процессы превращения метана в донных отложениях водохранилищ Волги и Камы Текст. /А.Н. Дзюбан // Микробиология. 1998. - Т. 67., №4. - С. 573-575.

51. Дзюбан, А.Н. Интенсивность микробиологических процессов круговорота метана в разнотипных озерах Прибалтики Текст. / А. Н. Дзюбан //Микробиология. 2002. - Т. 71, №1. - С. 111-118.

52. Драбкова, В.Т. Зональное изменение интенсивности микробиологических процессов в озерах Текст. / В.Т. Драбкова. JI.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1981. - 212, с; 22 см.- Библиогр.: с. 141-153.- 1000 экз. - ISBN 5-7692-0481-8.

53. Дроздов, В.Н. Компьютерная система учета изображений флюоресцентно-окрашенных бактерий Текст. / В.Н. Дроздов, В.Н. Сергеева, С.Ю. Максименко, Т.И. Земская //Микробиология. 2006. - Т. 75, № 6. С. 751 -755.

54. Дубинина, Г.А. Выделение и таксономическое изучение бесцветных серобактерий рода Thiodendron Текст. / Г.А. Дубинина, Н.В. Лещева, М.Ю. Грабович //Микробиология. 1993. - Т. 62, вып. 4. С. 717 - 732.

55. Дубинина, Г.А. Бесцветные серобактерии Текст. / Г.А. Дубинина // Хемосинтез: к 100-летию открытия С.Н. Виноградским. М.: Наука. - 1989. -С. 76- 1100.

56. Егоров, A.B. Биогеохимия метана в осадках Балтийского и Черного морей: кинетические модели диагенеза Текст. / A.B. Егоров //Океанология. -2000. Т. 40, № 5. - С. 690 - 696.

57. Егоров, A.B. Основные закономерности распределения метана в воде и осадках оз. Байкал Текст. / A.B. Егоров, Т.И. Земская, М.А. Грачев // Четвертая Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. -2005.-С 76-77.

58. Егоров, A.B. Исследование распределения метана в воде и осадках северо-восточной части Черного моря 1999-2002 гг. Текст. / A.B. Егоров // XVсъезд Международной школы морской геологии: Тез, докл. Москва. 2003. - Т. II С. 167-168.

59. Заварзин, Г. А. Развитие микробных сообществ в истории Земли Текст. / Г. А. Заварзин // Труды Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Вып. XII, Юбилейный сборник к 70-летию Института. -М.: Наука. 2004. - С. 149 - 172.

60. Заварзин, Г. А. Изучение микробного разнообразия в Институте микробиологии им. С.Н. Виноградского Текст. / Г. А. Заварзин // Микробиология. 2004. - Т. 73, № 5. - С. 598 - 612.

61. Заварзин, Г. А. Введение в природоведческую микробиологию: Учебное пособие Текст. / Г. А. Заварзин, Н. Н. Колотилова. М.: Книжный дом «Университет», 2001. - 256 е., ил.; 20 см. - Библиогр.: с. 254 - 255. - 3000 экз., ISBN 5-8013-0124-0.

62. Заварзин, Г. А. К понятию микрофлоры рассеяния в круговороте углерода Текст. / Г.А. Заварзин //Журнал общей биологии. 1970. - Т. 31, № 4. -С. 386-393.

63. Заварзин, Г. А. Лекции по природоведческой микробиологии Текст. / Г. А. Заварзин; Отв. ред. Н. Н. Колотилова; Ин-т микробиологии. М.: Наука, 2003. - 348 [8] е.; 21 см. - Библиогр.: с. 340 - 341.-510 экз., ISBN 5-02006454-8.

64. Заварзин, Г. А. Литотрофные микроорганизмы Текст. / Г. А. Заварзин. М.: Наука, - 1972. - 323 е.; 20 см. - Библиогр.: с. 318 - 320. - 1000 экз.

65. Заварзин, Г.А. Бактерии и состав атмосферы Текст. / Г.А. Заварзин. М.: Наука, 1984. - 199 с; 22 см.- Библиогр.: с.141-153,- 1000 экз. - ISBN 57692-0481-8.

66. Земская, Т. И. Пространственное распределение бактерий различных физиологических групп в районе подводного термального источника в бухте Фролиха, Северный Байкал Текст. / Т. И. Земская, Б. Б.

67. Намсараев, H. M. Дульцева, T. A. Ханаева, JI. П. Голобокова, JI. Е. Дулов // Микробиология. 2001. - Т. 70, № 3. - С. 429-431.

68. Нечесов, И.А. Текст. / И.А. Нечесов, О.И. Нечесова //Лимнология горных водоемов. Ереван, 1984. - С. 188 - 189.

69. Иванов, М.В. Геологическая микробиология Текст. / М.В. Иванов, Г.И. Каравайко //Микробиология. 2004. - Т. 73, № 5. - С. 581 - 597.

70. Иванов, М.В. Круговорот серы в озерах и водохранилищах Текст. / М.В. Иванов // Глобальный биохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека. М.: Наука, 1983. - С. 305 - 309.

71. Иванов, М.В. Применение изотопов для изучения интенсивности процесса редукции сульфатов в озере Беловодь Текст. / М.В. Иванов // Микробиология. 1956. - Т. 25, вып. 3. - С. 305 - 309.

72. Исаев В. П., Преснова Р. Н. Байкальская нефть // Нефть и газ в современном мире: Геолого-экономические и социально-культурные аспекты. Иркутск.-2003. С. 44-51.

73. Исаев, В. П. Отчет о проведении науно-производственных работ в 2002 2004 гг. на тему: «Геолого-геохимическое изучение перспектив нефтегазоносности Баргузинской впадины» Текст. / В. П. Исаев, A.A. Широбон // Росгеолфонд, фонды БГЦ, 2005. - 235 с.

74. Исаев, В. П. Природные газы Байкала Текст. / В. П. Исаев, Н. Г. Коновалова, П. В. Михеев // Геология и геофизика. 2002. - Т. 43. - С. 638 -643.

75. Калл истова, А.Ю. Сульфат редукция и метаногез в меромиктических озерах Шира и Шунет Текст. / А.Ю. Каллистова, М.В. Кевбрина, Н.В. Пименов, И.И. Русанов, Д.Ю. Рогозин, Б. Верли, А.Н. Ножевникова // Микробиология. 2006. - Т. 75, № 6. - С. 828 - 835.

76. Калмычков, Г.В. Генетические типы метана озера Байкал Текст. / Г.В. Калмычков, А.В. Егоров, ак. М.И. Кузьмин, О.М. Хлыстов// Доклады Академии наук. 2006. - Т. 411. - С. 672-675.

77. Карабанов, Е.Б. Подводные ландшафты Байкала Текст. / Е.Е. Карабанов, В.Г. Сиделева, Л.А. Ижболдина // Труды ЛИН СО АН СССР. -1990.-С. 182.

78. Каширцев, В.А. Терпаны нефтей озера Байкал Текст. / В.А. Каширцев, А.Э. Конторович, В.И. Москвин, В.П. Данилова, В.Н. Меленевский //Нефтехимия. 2006. - Т. 46, №4. - С. 243-250.

79. Киселев, И.А. Пирофитовые водоросли Текст. /И.А. Киселев // М., 1954.212 с.

80. Кияшко, С.И. Соотношение стабильных изотопов углерода выявляют автотрофов, поддерживающих разнообразие животных в озере

81. Байкал Текст. / С.И. Кияшко, М.А. Козлов, П. Ришар // Вторая Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. 1995. - С. 80 - 81.

82. Князева Л. М. Вивианит в донных илах озера Байкал Текст. / Л.М. Князева // Докл. АН СССР. 1964. - Т.97, № 3.- С. 519-522

83. Князева, Л.М. Осадкообразование в осадках влажной зоны СССР. Южный Байкал Текст. / Л.М. Князева. М.: Наука, 1954. - 236 с; 22 см.-Библиогр.: с.232-236,- 300 экз.

84. Кондратьева, Е. Н. Автотрофные прокариоты Текст. / Е. Н. Кондратьева. М.: Изд-во МГУ, 1996. - 302 е.; 21 см. - Библиогр.: с. 296- 298. - 500 экз.

85. Конторович, А.Э. Геохимия нафтидов и проблема генезиса байкальской нефти Текст. / А. Э. Конторович, Д.И. Дробот, Р.Н. Преснова// Советская геология. 1989. № 2. - С. 21 - 29.

86. Конторович, А.Э. Генезис байкальской нефти Текст. / А. Э. Конторович, В.И. Москвин, В.П. Данилова, E.H. Иванова, Е.А. Костырева // Четвертая Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. -2005.-С. 101-102.

87. Косолапов, Д.Б. Определение содержания активных клеток в бактериопланктоне Рыбинского водохранилища с помощью 5-циано-2,3-дитолилтетразолия: сравнение с другими методами Текст. /Д.Б. Косолапов, А.И. Копылов // Микробиология. Т. 70, № 5. - С. 687 - 693

88. Кузнецов, С.И. Развитие идей С.Н. Виноградского в области экологической микробиологии Текст. / С. И. Кузнецов // 11-е чтение им. С.Н. Виноградского. М.: Наука. 1974. 62 с.

89. Кузнецов, С. И. Методы изучения водных микроорганизмов Текст. / С. И. Кузнецов, Г. А. Дубинина М.: Наука, 1989. - 288 с; 22 см.- Библиогр.: с.232-236.- 300 экз.

90. Кузнецов, С. И. Микробиологическая характеристика вод и грунтов Байкала Текст. / С. И. Кузнецов // Тр. Байкальск. Лимнолог, ст. АН СССР. -1957.-Т. 15.-С. 388-396.

91. Кузнецов, С. И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность Текст. / С. И. Кузнецов. АН СССР. Ин-т биол. внутр. вод. Л.: Наука.

92. Ленингр. отд., 1970.-440 6. е., 202 1. с. ил.; 26 см. -Библиогр.: с. 402-4351250 экз.

93. Кузнецов, С. И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах Текст. / С. И. Кузнецов // М.: Изд-во АН СССР. 1952. - 300с.

94. Кузнецов, С.И. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах Текст. / С.И. Кузнецов, А.И. Саралов, Т.Н. Назина -М.: Наука, 1985.-213 с.

95. Кузнецов, Ю. А. Магматические породы и магматические формации Сибири и Дальнего Востока Текст. / Ю. А. Кузнецов // Геология и геофизика. 1977. - Т. 11. - С. 98-101.

96. Кузнецов, А.П. Новое в природе Байкала: сообщество, основанное на бактериальном хемосинтезе Текст. / А.П. Кузнецов, В.П. Стрижов, B.C. Кузин, В.А. Фиалков, B.C. Ястребов // Изв. АН. СССР. Сер. биол. 1991. - №5.- С. 766-772.

97. Кузьмин, М.И. Непрерывная летопись палеоклиматов последних 4,5 миллионов лет из озера Байкал Текст. / М.И. Кузьмин, М.А. Грачев, Д. Вильяме, Т. Каваи, Ш. Хорие, X. Оберхенсли // Геология и геофизика. 1997. -Т. 38, №5. с. 1021-1023.

98. Кузьмин, М.И. Геохимия познекайнозойских отложений дна озера Байкал Текст. / М.И. Кузьмин,В.Д. Пампура, Т.Н. Гуничева // Доклады РАН.- 1995. Т.344, № 3. - С. 381 - 384.

99. Кузьмин, М.И. Первая находка газогидратов в осадочной толще озера Байкал Текст. / М.И. Кузьмин, Г.В. Калмычков, В.Ф. Гелетий // Доклады РАН. 1998. - Т. 362, № 4. с. 541 -543.

100. Лаптева, Н. А. Видовая характеристика гетеротрофных бактерий в озере Байкал Текст. / Н. А. Лаптева // Микробиология. 1990. - Т. 59, вып. 3. -С. 499-506.

101. Леин, А.Ю. Геохимические особенности карбонатных построек, образующихся при микробном окислении метана в анаэробных условиях Текст. / А.Ю. Леин, М.В. Иванов, Пименов Н.В., М.Б. Гулин // Микробиология. 2002. - Т. 71. - С. 89 - 102.1. О W

102. Ленглер, И. Современная микробиология прокариоты Текст. / И. Ленглер, Г. Древе, Г. Шлегель М.: Мир, 2005. - 486 с; 22 см.- Библиогр.: .1000 экз. - ISBN 5-7692-0481-8.

103. Лисицын, А. П. Основные понятия биогеохимии океана Текст. / А. П. Лисицын // М.: Наука. 1983. - С. 3-31.

104. Логачев, H.A. О важнейших чертах развития рельефа Прибайкалья и Забайкалья Текст. / H.A. Логачев // Результаты научных исследований Института Земной Коры СО АН СССР в 1973 г. 1974. - С. 13 - 20.

105. Лойцянская, М.С. Синтез целлюлозы бактериями // Успехи современной биологии. 1964. - Т. 58. - С. 2 - 11.

106. Максимова, Э. А. Биодеструкция целлюлозы в донных отложениях Байкала Текст. / Э. А. Максимова, В. Н. Максимов, Г.Н. Колесницкая // Гидробиол. журн. 1981. - Т. 17, № 3. - С. 896 - 902.

107. Максимова, Э. А. Биопродуктивность микробиоценозов донных отложений Южного Байкала Текст. / Э. А. Максимова, В. Н. Максимов, Г.Н. Колесницкая // Гидробиол. журн. 1983. - Т. 19, № 6. - С. 9 - 14.

108. Максимова, Э. А. Микробиальные процессы в донных отложениях Текст. / Э. А. Максимова, Г.Н. Колесницкая // Состояние сообществ Южного Байкала. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1982. - С. 105 - 126.

109. Максимова, Э. А. Микробиоценозы доннных отложений Байкала Текст. / Э. А. Максимова, И. А. Сергеева, В. Н. Максимов // Иркутск, 1991. -С. 160.

110. Максимова, Э.А. Сравнительная характеристика процессов, протекающих в различных участках литоральной зоны Южного Байкала Текст. / Э. А. Максимова // Продуктивность Байкала и антропогенные изменения его природы. Иркутск, 1974. - С. 230 - 244.

111. Маниатис, Т. Молекулярное клонирование Текст. / Т. Маниатис, Э. Фрич, Дж. Сэмбрук // Лабораторное руководство. Москва: Мир, 1984. 480, [2] е., 75 с. ил.; 22 см. - Библиогр.: с. 446-463. - 4000 экз.

112. Манская, С.М. Геохимия органического вещества Текст. / С.М. Манская, Т.В. Дроздова-М.: Наука, 1964. 125 с.

113. Мельник, Н.Г. Исследования трофической структуры экосистемы озера Байкал (методом стабильных изотопов) Текст. /Н.Г. Мельник, O.A.

114. Тимошкин, К. Иоши, Е. Вада. // Вторая Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. 1995. - С. 134 - 135.

115. Мессинева, М. А. Биогеохимические исследования глубоководных осадков Байкала Текст. / М. А. Мессинева // Тр. Байкальск. Лимнол. Ст. АН СССР. 1957. - Т.15. - С. 199-211.

116. Мизандронцев, И. Б. Об относительной интенсивности раннего диагенеза донных отложений озера Байкал Текст. / И.Б. Мизандронцев, Т.А. Младова // Круговорот вещества и энергии в озерных водоемах. Изд-во Наука. - 1975.-С. 107-115.

117. Мизандронцев, И. Б. Химический состав грунтовых растворов Байкала Текст. / И.Б. Мизандронцев // Круговорот вещества и энергии в озерных водоемах. Изд-во Наука, 1975. - С. 250-253.

118. Мизандронцев, И. Б. Осадкообразование Текст. / И. Б. Мизандронцев // Труды ЛИН СО АН СССР. 1978. - Т. 16, № 36. -Проблемы Байкала. - С. 33-46.

119. Младова, Т. А. Микроорганизмы донных отложений (авандельты р. Селенги) Текст. / Т. А. Младова // Труды Байкальск. лимн. ст. АН СССР. -1971.-Т. 12, вып. 32.-С. 90-95.

120. Младова, Т. А. Микробиологическая характеристика донных отложений Байкала Текст. / Т. А. Младова // Круговорот вещества и энергии в озерных водоемах. 1975. - С. 246-250.

121. Назина, Т.Н. Филогенетическое разнообразие аэробных сапрофитных бактерий, изолированных из нефтяных месторождений Дацина

122. Текст. / Т.Н. Назина, A.A. Григорян, Я.-Ф. Сюэ, В. Ш. Соколова, Е.В. Новикова // Микробиология. 2002. - Т. 71, № 1. - С. 103 - 110.

123. Намсараев, Б. Б. Геохимическая деятельность сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках озера Байкал Текст. / Б. Б. Намсараев, JI. Е. Дулов, Т. И. Земская, Е. Б. Карабанов // Микробиология. -1995.-Т. 64, №3.-С. 405-410.

124. Намсараев, Б. Б. Геохимическая деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов в донных отложениях водоемов Текст. / Б.Б. Намсараев // Успехи современной биологии. 1992. - Вып. 25. -С. 143- 162.

125. Наумова, Н.Б. Археи в неэкстремальных экосистемах Текст. / Н.Б. Наумова // Успехи современной биологии. 2003. - Т.123, № 1. - С. 16-23.

126. Нечаева, Н. Б. Микробиологический анализ донных отложений Байкала Текст. / Н. Б. Нечаева, А. Г. Салимовская-Родина // Тр. Байкал, лимнол. ст. АН СССР 1935. - Т. 6. - С. 5-14.

127. Нечесов, И.А. Ферментативная активность грунтов озера Байкал с Текст. / И.А. Нечесов // Лимнология Северного Байкала. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983. - С. 80 - 85.

128. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. /Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. М.: Мир, 1997. - 432 с.

129. Парфенова В.В., Илялетдинов А.Н. Видовой состав фосформобилизующих микроорганизмов, выделенных из воды и грунтов Байкала //Микроорганизмы в экосистемах озер и водохранилищ. -Новосибирск: Наука. 1985. - С. 55 - 63.

130. Парфёнова, В. В. Фосформобилизующие микроорганизмы в донных осадках Байкала Текст. / В. В. Парфёнова // Экологические проблемы водной микробиологии. Новосибирск: Наука, 1984.-С. 18-27.

131. Пименов, Н.В. Микробиологические процессы цикла углерода и серы на холодных метановых сипах северной Атлантики Текст. / Н.В. Пименов. A.C. Савичев, И.И. Русанов, А.Ю. Леин, М.В. Иванов //Микробиология. 2000. - Т. 69, № 6. - С. 831 - 843.

132. Пименов, Н.В. Микробные процессы в зонах разгрузки газосодержащих флюидов на дне океана Текст. / Н.В. Пименов // Труды Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Вып. XII. Юбилейный сборник к 70-летию института. М: Наука, 2004. С. 337-360,

133. Пименов, H.B. Микробные процессы цикла углерода на гидротермальных полях и холодных метановых сипах: Дис. в виде научного доклада на соис. уч. ст. докт. биол. наук: 03.00.07 / Н.В. Пименов; Московский государственный университет. М., 2006. - 70 с.

134. Поповская, Г. И. Этапы изучения автотрофного пикопланктона озера Байкал Текст. / Г. И. Поповская, О. И. Белых // Гидробиологический журнал. 2003. Т.39, № 6. - С. 12-24.

135. Пушева, М.А. Литотрофные гомоацетатные бактерии Текст. / М.А. Пушева //Хемосинтез: к 100-летию открытия С.Н. Виноградским. М.: Наука. -1989.-С. 123 - 138.

136. Ришар, П. Анализ стабильных изотопов углерода и азота в планктонных и бентосных трофических цепях озера Байкал Текст. / П. Ришар, С.И. Кияшко, Т.А. Козлова // Вторая Верещагинская Байкальская конференция: Тез. докл. Иркутск. 1995. - С. 167- 168.

137. Родина, А. Г. Бактерии в продуктивности каменистой литорали оз. Байкал Текст. / А. Г. Родина // Проблемы гидробиологии внутренних вод. -1954.-С. 172-201.

138. Романенко, В. И. Текст. / В.И. Романенко //Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука. 1985. - 295 с.

139. Романенко, В.И. Текст. / В.И. Романенко, С.И. Кузнецов // Экология микроорганизмов пресных водоемов: лабораторное руководство. Л.: Наука, 1974. - 194 с.

140. Романова, А. П. Микробиологическая характеристика глубоководных грунтов южной части озера Байкал Текст. / А. П. Романова // Исследования по микрофлоре и зоопланктону Байкала. М.: Изд-во АН СССР. - 1963.-С. 1-11.

141. Романова, А. П. Сезонная динамика процессов круговорота азота в водной толще и грунтах литорали оз. Байкал Текст. / А. П. Романова // В кн.: Труды VI совещания по проблемам биологии внутренних вод. - Борок, 1959. -С. 159-167.

142. Романова, А. П. Сезонная динамика процессов круговорота в водной толще и грунтах литорали озера Байкал Текст. / А. П. Романова // Тр. 6-го совещ. по проб. биол. внутр. вод. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1974. - 194 с.

143. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 542 с.

144. Русанов, И.И. Биогеохимический цикл метана на Северо-Западном шельфе Черного моря Текст. / И.И. Русанов, А.Ю. Леин, Н.В. Пименов, С.К. Юсупов, М.В. Иванов // Микробиология. 2002. - Т. 71, № 4. - С.558-566.

145. Светличный, В. А. Новая группа термофильных карбоксидобактерий Текст. / В.А. Светличный, Т.Г. Соколова, М. Герхард // Доклады АН СССР. 1990. - Т. 314. - С. 742-744.

146. Семенова, Е.А. Генетическое разнообразие пикопланктона озера Байкал: Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.15 / Е.А. Семенова; Институт цитологии и генетики СО РАН. Н., 2002. - 17 с.

147. Современная микробиология. Прокариоты: в 2-х томах./Под ред. И Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. М.: Мир, 2005. - 656 с. ISBN 5-03-003701 -1.

148. Соколова, Г. А. Физиология и геохимическая деятельность тионовых бактерий Текст. / Г.А. Соколова, Каравайко Г.И. // М.: Изд-во АН СССР.- 1964.- 333 с.

149. Сорокин, Ю.И. О бактериальном хемосинтезе в иловых отложениях Текст. /Ю.И. Сорокин // Микробиология. 1955. - Т. 24, вып. 4. - С. 393 - 399.

150. Сорокин, Ю.И. Применение изотопного метода в водной микробиологии Текст. /Ю.И. Сорокин // Успехи микробиологии. 1975. -Вып. 10.-С. 214-229.

151. Сузина, Н.Е. Цитобиохимические особенности метанотрофных бактерий Текст. / Н.Е. Сузина, В.Е. Четина, В.В. Дмитриев // Микробиология. 1984. - V. 53.-С. 257-260.

152. Талиев, С. Д. Углеводородокисляющие микроорганизмы в биоценозах некоторых районах Байкала Текст. / С.Д. Талиев, О.М. Кожова, O.A. Моложавая // Микроорганизмы в экосистемах озер и водохранилищ. Н.: Наука, 1985.-С. 64-74.

153. Троицкая, Е.С. Многолетние изменения температуры поверхности воды в Байкале. Текст. / Е.С. Троицкая, М.Н. Шимараев, В.В. Цехановский // География и природ, ресурсы. 2003. - Т. 2. - С. 47-50.

154. Флоренсов, H.A. Байкальская рифтовая зона и некоторые ее задачи ее изучения Текст. /H.A. Флоренсов // Байкальский рифт. М.: Наука, 1968. -с. 40-56.

155. Фомин Г.С. Вода. Контроль химический, бактериальный и радиационной безопасности по международным стандартам. М.: 2000. -840 с.

156. Хлыстов, О.М. Новые находки газовых гидратов в донных осадках озера Байкал Текст. / О.М. Хлыстов // Геология и геофизика. 2006. - Т. 47, № 8.-С. 979-981.(8292)

157. Чебыкин, Е. П. Изотопы ряда радиоактивного распада урана 238 -сигналы палеоклиматов верхнего плейстоцена и геохронометры в осадках озера Байкал Текст. / Е. П. Чебыкин, Д. Н. Эджингтон, Е. Л. Гольдберг, М. А.

158. Федорин, Н. С. Куликова, Т. О. Железнякова, С. С. Воробьева, О. М. Хлыстов, О. В. Левина, Г. А. Зиборова, М. А. Грачев // Геология и геофизика. 2004. - Т. 45, № 5. - С. 539-556.

159. Шлегель Г. Общая микробиология. М: Мир, 1987. 567 с.

160. Штевнева, А. И. Активность бактериальных процессов в донных отложениях южной части Байкала Текст. / А. И. Штевнева, Н. Д. Судакова // Микробиология. 1986. - Т. 55, № 5. - С. 839-845.

161. Яснитский, В. А. Отчет о работе Байкальской лимнологической станции Текст. / В. А. Яснитский, Б. Н. Бланков, В. И. Гортиков // Известия биол.-геогр. института при ИГУ. Иркутск. - 1927. - Т. 3, вып.З. - С. 47-54.

162. A manual on methods for measuring primary production in aquatic enviroments. IBP Handbook N. 12 / Ed. A. Richard. Vollenweider. - Oxford etc.: Blackwell, 1969.

163. Alperin, M.J. Inhibition experiments on anaerobic methane oxidation Text. / M.J. Alperin, W.S. Reeburgh // Applied and Environmental Microbiology. -1985.-Vol. 50.-P. 940-945.

164. Amann, R. J. Methodological aspects of fluorenscence in situ hybridization Text. / R. J. Amann // Biosci. Microflora. 2000 -V. 19, № 2. - P. 8591.

165. Amann, R. J. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation Text. / R. J. Amann, W. Ludwig, K.-H. Schleifer // Microbial Rewiev. 1995. - V. 59, № 1. - P. 3496-3500.

166. Amann, R.I. In situ identification of microorganisms by whole cell hybridization with rRNA- tageted nucleic acid probes Text. / R. J. Amann,// Molecular Microbial Ecology Manual. Netherlands: Kluwer. - 1995. - V. 3.3.6.-P. 1-15.

167. Atlas, R. M. Hydrocarbon biodégradation and oil spill bioremediation. Text. / R. M. Atlas, R. Bartha // Adv. Microb. Ecol. 1972. - Vol. 12. P. 180 - 209.

168. Auman, A.J. Molecular Characterization of Methanotrophic Isolates from Freshwater Lake Sediment Text. / A.J. Auman, S. Stolyar, A.M. Costello, M.E. Lidstrom // Appl. Environ. Microbiol. 2000. - V. 66, № 12. - P. 5259-5266.

169. Bak, F. Microbial sulfate reduction in littoral sediment of Lake Constance Text. / F. Bak, N. Pfenning // FEMS Microbiol. Ecology. 1991. Vol. 85.-P. 31-42.

170. Bano, N. Phylogenetic composistion of Artie Ocean archaeal assemblages and comparison with Antartic assemblages Text. / N. Bano, S. Ruffin, B. Ranson, J. T. Hollibaugh // Applied and Environmental Microbiology. 2004. -V. 70, №2.-P. 781-789.

171. Bastviken, D. Methane emissions from lakes: Dependence of lake characteristics, two regional assessments, and a global estimate Text. /D. Bastviken, J. Cole, M. Pace, L. Tranvik // Global Biogeochemical cycles. 2004. - V. 18, № 4. -P. 400-415.

172. Bergey's Manual of systematic Bacteriology. Editor Garrity, G. M. -Springer, 2nd edition. 2004. 2816 P.; 28 см. - экз. - ISBN 978-0387950402.

173. Boetius, A. A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane Text. / A. Boetius, K. Ravenschlag, C.J. Schubert,

174. D. Rickert, F. Widdel, A. Gieseke, R. Amann, B.B. Jorgensen, U. Witte, O. Pfannkuche // Nature. 2000. - V. 407. - P. 623 - 626.

175. Boetius, A. Hydrate Ringe: a natural laboratory for the study of microbial life fiield by methane from near-surface gas hydrates Text. / A. Boetius, E. Suess // Chem. Geol. 2004. - V. 205. - P. 291 - 310.

176. Bolin, B. The global carbon cycle Text. / B. Bolin, E. Degens, W. Kempe // SCOPE. Chichester: Wiley and Sons. 1979. 491 p.

177. Bonch-Osmolovskaya, E.A. Radioisotopic, Culture-Based, and

178. Baikal Text. / J. P. Bradburry, Y. V.Bezrukova, G. P. Chernyaeva // Paleolimnology. 1994.-V. 10.-P. 213-252.

179. Bucholz, L.A. Activity of methanotrophic bacteria in Gren-Bay sediments Text. / L.A. Bucholz, J. Valklump, M.L.P. Collins, C.A. Brantner, C.C. Remsen // FEMS Microbiol. Ecol. 1995. - V. 16. - P. 1 - 8.

180. Callender, E. Geochemical mass balances of major elements in Lake Baikal Text. / E. Callender, L. Granina // Limnology and Oceanography. 1997.1 V. 42, № l.-P. 148-155.

181. Casamayor, E.O. Identification of phototrofic sulfur bacteria through the analysis of LmwRNA band patterns Text. / E.O. Casamayor, J.I. Calderon-Paz, J. Mas, C. Pedros-Alio // Arch. Microbiol. 1998. - V. 170. - P. 269-278.

182. Cases, I. The grammar of microbiological diversity Text. /1. Cases, V. de Lorenzo // Environ. Microbiol. 2002. - 4, № 11. - P. 623-627.

183. Chapelle, F.H. Rates of microbial metabolism in deep coastal-plain aquifers Text. / F.H. Chapelle, D.R. Lovley // Applied and Environmental Microbiology. 1990.-V. 56.-P. 1856-1874.

184. Colman, S.M. AMS radiocarbon analysis from Lake Baikal, Siberia: challenges for dating sediments from a large, oligotrophic lake Text. / S.M. Colman, G.A. Jones, M. Rubin // Quaternary Geochronology (Quaternary Sci. Rev.). 1996. -V. 15.-P. 669-684.

185. Colman, S.M. Continental climate response to orbital forcing from biogenic silica record in Lake Baikal, Siberia Text. / S.M. Colman, J.A. Peck, E.B. Karabanov, S.J. Carter, J.P. Bradbury, J.W. King, D.F. Williams // Nature. 1995. -V. 378.-P. 769-771.

186. Cragg, B.A. Bacterial biomass and activity profiles within deep sediment layers Text. / B.A. Cragg, R.J. Parker, J.C. Fry, R.A. Herbert, J.W.T. Wimpenny, J.M. Getliff // Proc. ODP, Sci. Res. 1990. - V. 112. - P. 607 - 619.

187. Cragg, B.A. A novel method for the transport and long-term storage of cultures and samples in an anaerobic atmosphere Text. / B.A. Cragg, S.J. Bale, R.J Parkes // Letters in Applied Microbiol. 1992. - V. 15, № 4. - P. 125 - 128.

188. Crane, K. Hydrothermal vents in Lake Baikal Text. / K. Crane, B. Hecker, V. Golubev // Nature. 1991. - V. 350, № 6316. - P. 281.

189. D'Hondt, S. Metabolic activity of subsurface life in deep-sea sediments Text. / S. D'Hondt, S. Rutherford, A. J. Spivack // Science. 2002. - V. 295. - P. 2067-2070.

190. Davydova-Charakhchyan, I.A. Acetogenic bacteria from oil fields of Tataria and Western Siberia Text. / I.A. Davydova-Charakhchyan, A.N. Mileeva, L.L. Mityushina, S.S. Belyaev // Microbiology. 1992. - V. 61. - P. 306-315.

191. Deinema, M.H. Formation of cellulose fibrils by gram-negative bacteria and their role in bacterial flocculation Text. / M.H. Deinema, L.P. Zevenhui // Archiv fur microbiologie. 1971. - V. 78, № 1. - P. 42 - 50.

192. Dermott, R. Dense mat-forming bacterium Thioploca ingrica (Beggiatoaceae) in eastern Lake Ontario: Implications to the bentic food web Text. / R. Dermott, M. Legner // Journal of Great Lakes Research. 2002. - V. 28. - P. 688697.

193. Edgington, D.N. Sedimentation rates, residence times and radionuclide inventories in Lake Baikal from Cs 137 and Pb - 210 in sediment cores Text. / D.N. Edgington, J.V. Klump, J.A. Robbins // Nature. - 1991. - V. 350. - P. 601 -604.

194. Ekendahl, S. Carbon transformations by attached bacterial populations in granitic groundwater from deep crystalline bed-rock of the Stripa research mine Text. / S. Ekendahl, K. Pedersen // Microbiology. 1994. - V. 140. - P. 1565-73.

195. Ellis, L.B.M. The University of Minnesota Biocatalysis/Biodegradation Database: post-genomic data mining Text. /L.B.M. Ellis, B.K. Hou, W.J. Kang, L.P. Wackett //Nucleic Acid Res. 2003. - V. 31. - P. 262 - 265.

196. Falkner, K.K. The major and minor element geochemistry of Lake Baikal Text. / K.K. Falkner, C.I. Measures, S.E. Herbelin, J.M. Edmond, R.F. Weiss // Limnology and Oceanography. 1991. - V. 36, №3. - P. 413-423.

197. Fisher, C.R. Chemoautotrophic and methanotrophic symbiosis in marine invertebrates Text. / C.R. Fisher//Rev. Aquat. Sei. 1990. - V. 2. - P. 59 - 71.

198. Fodde, R. Mutation detection by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) Text. / R. Fodde, M. Losekoot // Human Mutation. 1994. - V. 3. - P. 8394.

199. Frenzel, P. Oxidation of methane in the oxic surface-layer of a deep lake sediment (Lake Constance) Text. / P. Frenzel, B. Thebrath, R. Conrad // FEMS Microbiol. Ecol. 1990. V. 73, № 2. - P. 149 - 158.

200. Fricker, C.R. From media to molecules: new approaches to the detection of microorganisms in water Text. / C.R. Fricker, // Water, Air and Soil Pollution. -2000.- 123.-P. 35-41.

201. Fukui, M. Physiology, phylogenetic relationships, and ecology of filamentous sulfate-reducing bacteria (genus Desulfonema) Text. / M. Fukui, A. Teske, B. Assmus, G. Muyzer, F.Widdel // Arch. Microbiol. 1999. - V. 172. - P. 193-203.

202. Galchenko, V.F. Biological sinks of methane Text. / V.F. Galchenko, A.Yu. Lein, M.V. Ivanov // Exchange of trace gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere. Dahlem konferenzen. - 1989. - P. 59-71.

203. Galand, P.E. Depth related diversity of methanogen Archaea in Finnish oligotrophic fen Text. / P.E. Galand, S. Saarnio, H. Fritze, K. Yrjala // FEMS Microbiology Ecology. 2002. - V. 42, № 3. - P. 441 - 449.

204. Gallardo, V. A. Large benthic microbial communities in sulphide biota under Peru-Chile subsurface counter current Text. / V. A. Gallardo // Nature. 1977. -V. 286.-P. 331-332.

205. Giovannoni, S.J. Genetic diversity in Sargasso sea bacterioplankton Text. / S.J. Giovannoni, T.B. Britschgi, C.L. Moyer, K.G. Field // Nature. 1990. -V. 345.-P. 60-63.

206. Glockner, F.O. An In Situ Hybridization Protocol for Detection and Identification of Planctonic Bacteria Text. / F.O. Glockner//Microbiol. 1996. - V. 19.-P. 403-406.

207. Glockner, F.O. Bacterioplankton compositions of lakes and oceans: a first comparison based on fluorescence in situ hybridisation Text. / F.-O. Glockner, B. M. Fuchs, R. Amann // Applied and Environmental Microbiology. 1999. - V. 65,№8.-P. 3721-3726.

208. Gogou, A. Marine organic geochemistry of the Eastern Mediterranean: 1. Aliphatic and polyaromatic hydrocarbons in Cretan Sea surficial sediments Text. /A. Gogou, I. Bouloubassi, E.G. Stephanou // Marine chemistry. 2000. - V. 68, № 4.-265-282.

209. Gorshkov, A.G. Oil in Lake Bakal, Paradox or Regularity? Text. / A.G. Gorshkov, M.A.Grachev, T.I. Zemskaya, O.M. Khlystov, V.I. Moskvin // International Congress on Analytical Science. 2006. V. 1. - P. 375-376.

210. Grabowski, A. Microbial diversity in production waters of a low-temperature biodegraded oil reservoir Text. / A. Grabowski, O. Nercessian, F. Fayolle, D. Blanchet, C. Jeanthon //FEMS Microbiology Ecology. 2005. - V. 54, № 3. - P. 427-443.

211. Grachev, M. Extant fauna of ancient carbon. Text. / M. Grachev, V. Fialkov, T. Nakamura, T. Ohta, T. Kawai // Nature. 1995. - V. 374. - P. 123-124.

212. Granina, L. Oxygen, iron, and manganese at the sediment-water interface in Lake Baikal Text. / L. Granina, B. Mueller, B. Wehrli, P. Martin // Terra Nostra. -2000.- V. 9.-P. 87-94.

213. Gray, N.D. Phylogenetic analysis of the bacterial communities in marine sediments Text. / N.D. Gray, R.P. Herwig // Appl. Environ. Microbiol. 1996. -V.62.-P. 4049-4059.

214. Hazen, T.C. Comparison of bacteria from deep subsurface sediment and adjacent groundwater Text. / T.C. Hazen, L. Jimenez, G.L. Devictoria, C.B. Fliermans // Microbial Ecology. 1991. - V. 22, № 3. - P. 293 - 304.

215. Head I.M., Biological activity in the deep subsurface and the origin of heavy oil Text. / I.M. Head, D.M. Jones, S.R. Larter // Nature. 2003. - V. 426. - P. 344-352.

216. Head, I.M. Marine microorganisms make a meal of oil Text. / I.M. Head, D.M. Jones, F.M. Roling // Nature. 2006. - V. 4. - P. 173 - 182.

217. Head, I.M. Uncultured giant sulfur bacteria of the genus Achromatium Text. / I.M. Head, N.D. Gray, H.D. Babenzin, F.O. Glockner // FEMS Microbiol. Ecol. 2000. V. 33. - P. 171 - 180.

218. Hinrichs, K. U. Methane-consuming archaebacteria in marine sediments Text. / K. U. Hinrichs, J. M. Hayes, S. P. Sylva, P. G. Brewer, E. F. DeLong // Nature. 1999. - V. 398. - P. 802-805.

219. Hoehler, T.M. Field and laboratory studies of methane oxidation in an anoxic marine sediments: evidence for a methanogen-sulfate reducer consorcium Text. / T.M. Hoehler, M.J. Alperin, B. Albert // Global Biochem. Cycles. 1994. -V.8, №4. - P. 451-463.

220. Hoeniger, J.F. Microbial decomposition of cellulose in acidifying lakes of South Central Ontario Text. / J.F. Hoeniger, // Appl. Environ. Microbiol. 1985. - V. 50. P. 315-322.

221. Hofle, M.G. Bacterioplankton community structure and dynamics after largescale release of nonindigenous bacteria as reveald by low-molecular-weight

222. RNA analysis Text. / M.G. Höfle // Appl. Environ. Microbiol. 1992. - 58, № 10. -P. 3387-3394.

223. Höfle, M.G. Taxonomic diversity and metabolic activity of microbial communities in the water column of the central Baltic Sea Text. / M.G. Höfle // Limnol. Oceanogr. 1995. - 40, - P. 868-874.

224. Holben, W. E. DNA probe method for the detection of specific microorganisms in the soil bacterial community Text. / W. E. Holben, J. K. Jansson,r B. K. Chelm, J. M. Tiedje // Applied Environmental Microbiology. 1988. - V. 54. 1. P.703-711.

225. Huettel, M. Vertical Migration in the Sediment-Dwelling Sulfur Bacteria Thioploca spp. In Overcoming Diffusion Limitations Text. / M. Huettel, S. Forsret, S. Kloser, H. Fossing // Applied Environmental Microbiology. 1996. - P. 18631872.

226. Hutchinson, D. R. Depositional and tectonic flamework of the rift basins I of Lake Baikal from multichannel seismic data Text. / D. R. Hutchinson, A. J.

227. Golmshtok, L. P. Zonenshain, T. C. Moore, C. A. Scholz, K. D. Klitgord // Geology. 1992. -V. 20.-P. 589-592.

228. Hutchinson, D.R. Bottom simulating reflector in Lake Baikal D.R. Hutchinson, A.J. Golmshtok, C.A Scholz., T.C. Moore, M.W. Lee, M.I. Kuzmin // Eos Trans. AGU: Spring Meeting. 1991. - V. 72. - P. 307.

229. Inagaki, F. Characterization of CI-Metabolizing Prokaryotic Communities in Methane Seep Habitats at the Kuroshima Knoll, Southern Ryukyu

230. Arc, by Analyzing pmoA, mmoX, mxaF, mcrA, and 16S rRNA Genes Text. / F.1.agaki, U. Tsunogai, M. Suzuki, A. Kosaka, H. Machiyama, K. Takai, T. Nunoura, K. H. Nealson, K. Horikoshi // Appl. Environ. Microbiol. 2004. - V. 70, № 12. - P. 7445-7455.

231. Ishii, K. An improved fluorescence in situ hybridization protocol for the identification of bacteria and archaea in marine sediments Text. /K. Ishii, M. Mussmann, B.J. MacGregor // Microbiol. Ecology. 2004. - V.50, № 3 - P. 203-212.

232. Ivanov, M.V. On the carbon and sulfur balanses in the Black Sea Текст. / M.V. Ivanov, A. Yu. Lein // Black Sea oceanograph / Eds. Isdar E.A., Murrey J.W. Netherlands: Kluwer Acad. Publ. 1991. - V. 351. - P. 307 - 319.

233. Jannasch, H.W. Assive natural occurrence of unusually large bacteria (Beggiatoa sp.) at a hydrothermal deep-sea vent site Text. / H.W. Jannasch, D.C. Nelson, C.O. Wirsen // Nature. 1989. - V. 342. - P. 454 - 460.

234. Jezequel, R. Natural cleanup of heavy fuel oil on rocks: an in situ experiment Text. R. Jezequel, L. Menot, F.X. Merlin, R.C. Prince // Mar. Pollut. Bull. 2003. - V., № 8. - P. 983 - 990.

235. Jorgensen, B.B. Microbial transformation of sulphur compounds in a stratified lake (Solar Lake, Sinai) Text. / B.B. Jorgensen, J.G. Kuenen, Y. Cohen // Limnol. Oceanogr. 1979. - V. 24, № 5. - P. 799 - 822.

236. Jorgensen, B.B. Thioploca spp.: filamentous sulfur bacteriawith nitrate vacuoles Text. / B.B. Jorgensen, V. Gallardo // FEMS Microbiology Ecology. -1999, V. 28.-P. 301-313.

237. Karabanov, E.B. Evidence from Lake Baikal for Siberian glaciation during oxygen-isotope substage 5d Text./ E.B. Karabanov, A.A. Prokopenko, D.F. Williams, S.M. Colman // Quaternary Ressearch. 1998. - P. 50.

238. Karabanov, E.B. Pelagic sedimentary complexes and sedimentation conditions in Lake Baikal, Siberia Text. / E.B. Karabanov, S.M. Colman, K.H. Nelson // Eos Trans. AGU: Fall Meeting / Suppl. 1993. V. 73. - P. 43.

239. Kasai, Y. Physiological and molecular characterization of a microbial community established in unsaturated, petroleum-contaminated soil Text. / Y. Kasai,

240. Y. Takahata, T. Hoaki, K. Watanabe // Environ Microbiol. 2005. - V.7. - P.806-818.

241. Kipfer, R. Bottomwater formation due to hydrothermal activity in Frolikha Bay, Lake Baikal, eastern Siberia Text. / R. Kipfer, W. Aeschbach-Hertig, M. Hofer, R. Hohmann, D. M. Imboden, H. Baur, V. Golubev, J. Klerkx //

242. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1996. - V. 60, № 6. - P. 961-971.

243. Klug, G.M. Glucose metabolism in sedimeny of a eutrophic lake. Tracer analysis of uptake and product formation Text. / G.M. Klug, M.J Klug // Appl. Environ. Microbiol. 1982. - V. 44, № 6. - P. 1308 - 1317.

244. Kojima, H. Community structure of bacteria associated with sheaths of freshwater and brackish Thioploca species Text. / H. Kojima, Y. Koizumi, M. Fukui // Microbial Ecology. 2006. - V. 52, № 4. - P. 765-773.pw 317

245. Krumholz, L.R. Confined subsurface microbial communities in Cretaceous rock Text. / L.R. Krumholz, J.P. McKinley, F.A. Ulrich, J.M. Suflita // Nature. 1997. - V. 385. - P. 64 - 66.

246. Lane, D. J. Rapid determination of 16S ribosomal RNA sequences for phylogenetic analyses Text. / D. J. Lane, B. Pace, G. J. Olsen, D. A. Stahl, M. L. Sogin, N. R. Pace // Proceedings of the National Academy of Science USA. 1985. -V. 82. -P. 6955-9.

247. Laramee, L. Molecular analysis and development of 16S rRNA oligonucleotide probes to characterize a diclofop-methyl-degrading biofilm consortium Text. / L. Laramee, J.R. Lawrence, C.W. Greer // Can. J. Microbiol. -2000.-V. 46, №2.-P. 133-142.

248. Larkin, J. M. Filamentous sulfide-oxidizing bacteria at hydrocarbon seeps of the Gulf of Mexico Text. / J. M. Larkin, M. G. Henk // Microscopy Research and Technique. 1996. - V.33. - P. 23-31.

249. Larkin, J. M. Beggiatoa, Thiothrix, and Thioploca Text. / J. M. Larkin, W. R. Strohl // Annual Review Microbiology. 1983. - V. 37. - P. 341-367.

250. Lauterborn, R. A new genus of sulfur bacteria (Thioploca schmidlei nov. gennov.spec.) Text. / R. Lauterborn //Ber. Dt. bot. Ges. 1907. - V. 25. - P. 238242.

251. Leahy, J.G. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment Text. / J.G. Leahy, R.R. Colwell // Microbiol. Rev. 1990. - Vol. 54. - P. 305 -315.

252. LeGall, J. The physiology of suphate-reducing bacteria Text. / J. LeGall, J.R. Postgate //Adv. Microbial. Physiol. 1973. - V. 10. - P. 82-135.

253. Leifson, E. Atlas of bacterial flagellation Text. /Leifson, E. // Acad. Press, Inc., N.Y. & London. 1960

254. Lerman, L. S. Computational simulation of DNA melting and its application to denaturing gradient gel electrophoresis Text. / L. S. Lerman, K. Silverstein //Methods Enzymology. 1987. - V. 155. - P. 482-501.

255. Lidstrom, M.E. Seasonal Study of Methane Oxidation in Lake Washington Text. / M.E. Lidstrom, L. Somers // Appl. Environ. Microbiol. 1984. -V. 47, №6.-P. 1255-1260.

256. MacDonald, I.R. Text. /G.S. Boland, J. M. Bacer // Marine Biol. -1989. V. 101.-P. 235-247.

257. Mai er, S. Description of Thioploca ingrica sp.nov. nom.rev. Text. / S. Maier // International Journal Systematic Bacteriology. 1984. - V. 34. - P. 344345.

258. Marmur, J. A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from micro-organisms Text. / J. Marmur // Journal Molecular Biology. -1961. V. 3. - P. 208-218.

259. Martens C.S., Berner R.A. Interstitial water chemistry of anoxic Long Island Sound Sediments. 1. Dissolved gases. Limnol. Ocean. 1977. V. 21. №1. P. 10-25.

260. Martin, P. Oxygen concentration profiles in sediments of two ancient lakes: Lake Baikal (Siberia, Russia) and Lake Malawi (East Africa) Text. / P. Martin, L.Z. Granina, K. Martens, B. Goddeeris // Hydrobiologia. 1998. - V. 367. -P. 163-174.

261. Martin, P. Sediment oxygen distribution in ancient lakes Text. / P. Martin, B. Goddeeris, K. Martens // Verh. Internat. Verein. Limnol. 1993. - V. 25. -P. 793-794.

262. Mats, V.D. The structure and development of the Baikal rift depression. Text. / V.D. Mats // Earth-Science Riveiws. 1993. V. 34. - P. 81 - 118.

263. Matsumoto, R. Isotopically heavy oxygen-containing siderite derived from the decomposition of methane hydrate Text. / R. Matsumoto // Geology. -1989.-V. 17.-P. 707-710.

264. Matveeva, T.V. Gas hydrate accumulation in the subsurface sediments of Lake Baikal (Eastern Siberia) Text. / T.V. Matveeva, L.L. Mazurenko, V.A. Soloviev, J. Klerkx, V.V. Kaulio, E.M. Prasolov // Geo Mar Lett. 2003. - V. 23, № 3-4.-P. 289-299.

265. McHatton, S. C. High nitrate concentrations in vacuolate, autotrophic marine Beggiatoa spp. Text. / S. C. McHatton, J. P. Barry, H. W. Jannasch, D. C. Nelson I I Applied Environmental Microbiology. 1996. - V. 62. - P. 954-958.

266. Mills, I. Microbial diversity in sediments associated with surface-breaching gas hydrate mounds in the Gulf of Mexico Text. / I. Mills, C. Hodges, K. Wilson, I.R. MacDonald, P.A. Sobecky // FEMS Microbiology Ecology. 2003. - V. 46, № l.-P. 39-52.

267. Miskin, I. Bacteria in post-glacial freshwater sediments Text. / I. Miskin, G. Rhodes, K. Lawlor, J. R. Saunders, R. W. Pickup // Microbiology. -1998.-V. 144.-P. 2427-2439.

268. Moll, G. A new type of fimbriae Text. / G. Moll, R. Ahrens // Archiv fur Mikrobiologie. 1970. - V. 70, № 4. - P. 361 - 395.

269. Morita, R. Y. Is H2 the universal energy source for long-term survival? Text. / R. Y. Morita // Microb. Ecol. 2000. - V. 38. - P. 307-320.

270. Mortimer, C. H. The exchange of dissolved substances between mud and water in lake Text. / C. H. Mortimer // The Journal of Ecology. 1941. - V. 29, № 2. -P. 280-329.

271. Muller, V. Utilization of Methanol plus Hydrogen by Methanosarcina barkeri for Methanogenesis and Growth. Text. / V. Muller, M. Blaut, G. Gottschalk // Appl. Environ. Microbiol. 1986. - V. 52, № 2. - P. 269 - 274.

272. Murreil, J.C. Molecular methods for the study of methanotroph ecology Text. / J.C. Murrell, I.R. McDonald, D.G. Bourne // FEMS Microbiol. Ecol. 1998. -V. 27.-P. 103-114.

273. Nazina, T.N. Occurrence and geochemical activity of microorganisms in high-temperature, water-flooded oil fields of Kazakhstan and Western Siberia Text. /

274. T.N. Nazina, A.E. Ivanova, I.A. Borzenkov, S.S. Belyaev, M.V. Ivanov // Geomicrobiol J.- 1995.-V. 13.-P. 181-192.

275. Nedwell, D.B. The input and mineralization of organic carbon in anaerobic aquatic sediments Text. / D.B. Nedwell // Advances in Microbial Ecology. -N.Y.: Plenum Press. 1984. - V. 133. - P. 249 - 256.

276. Nihino, M.N. Text. / M.N. Nisino, T. Nakajima // Water Res. 1998. -V. 32.-P. 953 -957.

277. Ogram, A. Isolation and characterization of RNA from low-biomass deep-subsurface sediments Text. / A. Ogram, W.H. Sun, F.J. Brockman, J.K. Fredrickson // Appl. Environ. Microbiol. 1995. - V. 61, № 2. - P. 763 - 768.

278. Ogram, A. The extraction and purification of microbial DNA from sediments Text. /A. Ogram, G. S. Sayler, T. Barkay // Journal Microbiology Methods. 1987. - V. 7. - P. 57-66.

279. Orphan, V.J. Methane-consuming Archaea revealed by directly coupled isotopic and phylogenetic analysis Text. / V.J. Orphan, C.H. House, K.-U. Hinrichs, K.D. McKeegan, E.F. DeLong // Science. 2001. - V. 293. - P. 484 - 487.

280. Panganiban, A. Oxidation of methane in the absence of oxygen in the lake water samples Text. / A. Panganiban, J.T. Patt, W. Hart, R. Hanson // Appl. Environ. Microbiol. 1979. - V. 17. - P. 303 - 309.

281. Parkes, R.J. Deep bacterial biosphere in Pacific-ocean sediments Text. / R.J. Parkes, B.A. Cragg, S.J. Bale, J.M. Getliff, K. Goodman, P.A. Rochelle, J.C. Fry, A.J. Weightman, S.M. Harvey//Nature. 1994. - V. 371. - P. 410 -413.

282. Paster, E. Preservation of agricultural lands through land use planning tools and techniques Text. /E. Paster // Natural Resources Journal. 2004. - V. 44, № 1.-P.283-318.

283. Peck, J.A. A rock-magnetic record from Lake Baikal Siberia: Evidence for Late Quaternary climate change Text. / J.A. Peck, J.W. King, S.M. Colman, V.A. Kravchinsky // Earth and Planetary Science Letters. 1994. - V. 122. - P. 221 -238.

284. Peckmann, J. Carbon cycling at ancient methane-seeps Text. /J. Peckmann, V. Thiel // Chemical Geology. 2004. - V. 205, № 3-4. - P. 443 - 467.

285. Phelps, T.J. Comparison between geochemical and biological estimates of subsurface microbial activities Text. / T.J. Phelps, E.M. Murphy, S.M. Pfiffner, D.C. White // Microbial Ecology. 1994. - V. 28, № 3. - P. 335 - 349.

286. Pilskaln, C.H. The flux and composition of limnal snow in Lake Baikal, Russia Text. / C.H. Pilskaln, Y.V. Likhoshway, G.I. Popovskaya, V.I. Aspen 1992. Unpublished manuscript. 1992. - 19 p.

287. Purdy, K. J. Analysis of the sulfate-reducing bacterial and methanogenic archaeal populations in contrasting Antarctic sediments Text. / K. J. Purdy, D. B. Nedwell, T. M. Embley // Applied Environmental Microbiology. 2003. - V. 69. - P. 3181-3191.

288. Ratledge, G. Single oils have they a biotechnological future Text. / G. Ratledge // Trends in Biotechnology. - 1993. - V. 11, № 7. - P. 278 - 284.

289. Reeburgh, W. Anaerobic methane oxidation: rate depth distributions in Skan Bay sediments Text. /W. Reeburgh // Earth Planet. Sei. Lett. 1980. - V. 47. -P. 345-352.

290. Rochelle, P. A. DNA extraction for 16S rRNA gene analysis to determine genetic diversity in deep sediment communities Text. / P. A. Rochelle, J. C. Fry, R. J. Parkes, A. J. Weightman // FEMS Microbiology Letters. 1992. - V.100. - P.59-66.

291. Roose-Amsaleg C. L., Extraction and purification of microbial DNA from soil and sediment samples Text. / C. L. Roose-Amsaleg, E. Garnier-Sillam, M. Harry // Applied Soil Ecology. 2001. - V. 18. - P. 47-60.

292. Rothfuss, F. Survival and activity of bacteria in a deep, aged lake sediment (Lake Constance) Text. / F. Rothfuss, M. Bender, R. Conrad // Microbial ecology. 1997.-V. 33, №1.-P. 69-77. .

293. Sambrook, J. Molecular cloning. A laboratory manual Text. / J. Sambrook, E. F. Frisch, Maniatis T. // New York, Cold Spring Harbor: Cold Spring

294. Harbor Laboratory Press. 1989. - 350, 2. с ил. 27,5 см. - Библиогр.: с. 342-348. -экз.-ISBN 0-87969-309-6.

295. Sassen, R. Bacterial methane oxidation in sea-floor gas hydrate:significance to life in extreme environmets Text. / R Sassen, I.R. MacDonald, N.L.J. Guinasso, S. Joye, A.G. Requejo // Geology. 1998. V. 26. - P. 851 - 854.

296. Scholz, С. Results of 1992 sienmic reflection experiment in Lake Baikal Text. / C. Scholz, K.D. Klidgord, Ten Brink // EOS Transation, American Geophysics Union. 1993. - V. 74. - P. 465 - 470.

297. Shima, S. Methyl-coenzyme M reductase and the anaerobic oxidation of methane in methanotrophic Archaea Text. /S. Shima, R.K. Thauer // Currentopinion in Microbiology. 2005. - V. 8, № 3. - P. 643 - 648.

298. Schulz, H. N. Population study of the filamentous sulfur bacteria Thioploca spp. off the Bay of Concepcion, Chile Text. / Schulz H. N., В. Strotman., V.A. Gallardo, В. В. Jorgensen // Mar. Ecol. Progr. Ser. 2000. V. 200. -P. 117 -126.

299. Schulz, H. N. Big bacteria Text. / H. N. Schulz, В. В. Jorgensen // Annual Review Microbiology. -2001. V. 55. - P. 105-137.

300. Schulz, H. N. Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments Text. / Schulz H. N., Brinkhoff T. G., Ferdelman T. G., Marine M. H., Teske A. // Science. 1999. - V. 284. - P.493-495.

301. Sekar, R. An improved protokol for quantification of freshwater Actinobacteria by fluorescence in situ hybridization. Text. / R. Sekar // Appl. Env. Microbiol. 2003. - V.69, - P. 2928-2935.

302. Shima, S Thauer RK. Methyl-coenzyme M reductase and the anaerobic oxidation of methane in methanotrophic Archaea. Curr Opin Microbiol. 2005. V. 8. P. 643-648. Review.

303. Spanggaard, B. The microflora of rainbow trout intestine: a comparison of trditional and molecular identification Text. / B. Spanggaard, I. Huber, J. Nielsen, T. Nielsen, K. F. Appel, L. Gram // Aquaculture. 2000.- V. 182. - P. 1-15.

304. Stahl, D.A. Characterization of a Yellowstone hot spring microbial community by 5S rRNA sequences Text. / D.A. Stahl, D.J. Lane, G.J. Olsen, N.R. Pace // Appl. Environ. Microbiol. 1985. - V. 49. - P. 1379-1384.

305. Staley, J.T. Prosthecomicrobium and Ancalomicrobium, new prosthecate freshwater bacteria Text. / J.T. Staley I I Journal of Bacteriology. 1968. - V. 95. -P. 1921 -1924.

306. Stein, LY. Intriguing microbial diversity associated with metal-rich particles from a freshwater reservoir Text. / G. Jones, B. Alexander, K. Elmund, C. Wright-Jones, K.H. Nealson // FEMS Microbiology Ecology . 2002. - V. 42, № 3. -P. 431 -440.

307. Strous, M. Anaerobic oxidation of methane and ammonium Text. / M. Strous, M.S.M. Jetten // Annual Review of Microbiology . 2004. - V. 58. - P. 99 -117.

308. Takai, K. Genetic diversity of archaea in deep-sea hydrothermal vent environments Text. / K. Takai, K. Horikoshi // Genetics. 1999. V. 152. - P. 1285 -1297.

309. Teske, A. Genomic markers of ancient anaerobic microbial pathways: sulfate reduction, methanogenesis, and methane oxidation Text. / A. Teske, B. Dhillon, M.L. Sogin // Biol. Bull.- 2003. V. 204. - P. 186-191.

310. Teske, A. Phylogenetic relationships of a large marine Beggiatoa / A. Teske, M.L. Sogin, L.P. Wilsen, H.W. Jannasch // Syst. Appl. Microbiol. 1999. -Vol. 22, № l.-P. 39-44.

311. Teske, A. Phylogeny of Thioploca and related filamentous sulfide-oxidizing bacteria Text. / A. Teske, N. B. Ramsing, J. Kuver, H. Fossing // Systematic Applied Microbiology. 1995. - V. 18. - P. 517-526.

312. Thomsen, T.R. Biogeochemical and molecular signatures of anaerobic methane oxidation in a marine sediment Text. / T.R. Thomsen, K. Finster, N.B. Ramsing

313. Appl. Environ. Microbiol. 2001. - V. 67, № 4. - P. 1646 - 1656.

314. Urbach, E. Unusual bacterioplankton community structure in ultra-oligotrophic Crater Lake Text. / E. Urbach, K. L. Vergin, L.Young, A. Morse, G. L. Larson, S.J. Giovannoni // Limnological Oceanography. -2001. V. 46, №3. - P. 557-572.

315. Valentine, D.L. New perspectives on anaerobic methane oxidation Text. / D.L. Valentine, W.S. Reeburgh //Environ. Microbiol. 2000. - V. 2. - P. 477 -484.

316. Valentine, D.L. Biogeochemistry and microbial ecology of methane oxidation in anoxic environments: a review Text. / D.L. Valentine // Antonie Van Leeuwenoek Int. J. of General and Molec. Microbiology. 2002. - V. 81, № 1-4. - P. 271 -282.

317. Van Hamme, J.D. Recent advances in petroleum microbiology Text. / J.D. Van Hamme, A. Singh, O.P. Ward // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2003. - V. 67, № 4. - P. 503 - 549.

318. Weller, R. 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes for in situ detection of members of the phylum Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides Text. /R. Weller, F.-O. Glöckner, R. Amann // System. Appl. Microbiolol. 2000. - 23. -P. 107-114.

319. Wellsbury, P. Deep marine biosphere fuelled by increasing organic matter availability during burial and heating Text. / P. Wellsbury, K. Goodman, T. Barth, B.A. Cragg, S.P. Barnes, R.J. Parkes // Nature. 1997. - V. 388. - P. 573 -576.

320. Whiticar, M.J. Carbon and Hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane Text. / M.J. Whiticar // Chemical Geology. -1999.-V. 161.-P. 291-314.

321. Whittenbury, R. Enrichment, isolation and some properties of methane-utilizing bacteria Text. / R. Whittenbury, K.C. Phillips, J.F. Wilkinso // J. of General Microbiology. 1970. - V. 61. - P. 205 - 211.

322. Widdel, F. Anaerobic biodégradation of saturated and aromatic hydrocarbons Text. /F. Widdel, R. Rabus // Current opinion in biotechnology. -2001. V. 12, № 3. - P. 259 - 276.

323. Williams, D. F. Lake Baikal record of continental climate response to orbital insolation during the past 5 million years Text. / D. F. Williams // Science. -1997.-V. 278.-P. 1114-1117.

324. Williams, T. M. Filamentous sulfur bacteria of activated sludge: characterization of Thiothrix, Beggiatoa, and Eikelboom type 02IN strains Text. / T. M. Williams, R. F. Unz // Applied and Environmental Microbiology. 1985. - V. 49, №4.-P. 887-898.

325. Woese, C. R. Bacterial evolution Text. / C. R. Woese // Microbial Reviews. 1987. -V. 51, № 2. - P. 221-271.

326. Woese, C.R. Towards natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria and Eukarya Text. / C.R. Woese, O. Kandier, M.L. Wheelis // Proc. Natl Acad. Sei. USA. 1990. - V. 87. - P. 4576-4579.

327. Yakimov, M.M. Alcanivorax borkumensis gen nov., sp. nov., a new, hydrocarbon-degrading and surfactant-producing marine bacterium Text. / M.M. Yakimov // Int. J. Syst. Bacteriol. 1998. - V. 48. - P. 339 - 348.

328. Yakimov, M.M. Oleispira antarctica gen nov., sp. nov., a novel hydrocarbonoclastic marine bacterium isolated from Antarctic coastal sea water Text. / M.M. Yakimov // Int. J. Syst. Bacteriol. 2003. - V. 53. - P. 779 - 785.

329. Yakimov, M.M. Thalassolituus oleovorans gen nov., sp. nov., a novel marine bacterium that obligately utilized hydrocarbons Text. / M.M. Yakimov // Int. J. Syst. Bacteriol. 2004. - V. 54. - P. 141 - 148.

330. Yoshii, K. Stable Isotope Analyses of Pelagic Food Webs in Lake Baikal Text. / K. Yoshii, N.G. Melnik, O.A. Timoshkin, N.A. Bondarenko, P.N. Anoshko,

331. T. Yoshioka, E. Wada //Limnogy and Oceanography. 1999. - V. 44, N 3. - P. 502511.

332. Zender, A.J.B. Anaerobic methane oxidation: occurrence and ecology Text. / A.J.B. Zender, T.D. Brock // Applied and Environmental Microbiology. -1980.-V. 39.-P. 194-204.

333. Zender, A.J.B. Methane formation and methane oxidation by methanogenic bacteria Text. / A.J.B. Zender, T.D. Brock //J. Bacteriol. 1979. - V. 137.-P. 420-432.

Информация о работе

Земская, Тамара Ивановна
доктора биологических наук
Иркутск, 2007
ВАК 03.00.16

Диссертация

Микробные процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал: структура и функционирование микробных сообществ - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы