Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние экологических условий на распространение и активность бактерий-деструкторов щелочных гидротерм Северо-Восточного Прибайкалья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние экологических условий на распространение и активность бактерий-деструкторов щелочных гидротерм Северо-Восточного Прибайкалья"

На правахрукописи

ЗАЙЦЕВА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ И АКТИВНОСТЬ БАКТЕРИЙ -ДЕСТРУКТОРОВ ЩЕЛОЧНЫХ ГИДРОТЕРМ СЕВЕРОВОСТОЧНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ

03.00.16 - экология 03.00 07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Улан-Удэ, 2004

Работа выполнена в лаборатории микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Козырева Людмила Павловна

Научные консультанты: доктор физико-математических наук

Ширапов Даши-Дондок Шагдарович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Пронина Светлана Васильевна

кандидат биологических наук Матюгина Евгения Борисовна

Ведущая организация: кафедра экологии и безопасности

жизнедеятельности Восточно-Сибирского государственного технологического университета

Защита диссертации состоится " 27 " мая_2004 г.

в 9 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, ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БНЦ СО РАН и Бурятского государственного университета.

Автореферат разослан" 24 " апреля 2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета, к.б.н., доцент

Э.Н. Елаев

Актуальность проблемы

Последние два десятилетия микробным сообществам наземных и морских гидрогерм уделялось большое внимание. За этот период все выше поднималась известная верхняя температурная граница прокариотной жизни на Земле (Brock, 1978; Stettery 1996), выявлялось все большее филогенетическое, метаболическое, биохимическое разнообразие термофильных микроорганизмов (Гор-ленко, Бонч-Осмоловская, 1989; Lowe etal., 1993; Huber, Stetter, 1998).

В настоящее время накопленная информация позволяет говорить о существовании целой группы аэробных и анаэробных термофильных алкалофильных бактерий, названной «алкалотермофилы» (или «термоалкалофилы»), которые развиваются в условиях повышенной температуры и щелочных значениях рН среды (8-10). Выделены и описаны представители аэробных и анаэробных алка-лотермофилов и алкалотолерантных термофилов

(pHopt<8,5; pH ^9,0) (Wiegel, 1998).

Исследования по видовому разнообразию микробных сообществ различных гидротерм методом молекулярно-генетического анализа и традиционными методами выделения и описания культур показали, что состав микробных сообществ во многом определяется совокупным действием экологических факторов среды (Skrinisdottir et a!., 2000; Blank et al., 2002; Hjorleifsdottir et al., 2001). В щелочных (рН 8,50 - 9,95) азотных термальных (30-79°С) источниках, расположенных на территории Бурятии в Байкальской рифтрвой зоне, изучены фототроф-ные микробные сообщества, получены и исследованы штаммы термофильных микроорганизмов (Компанцева, Горленко, 1988; Намсараев и др., 2003). Разнообразие бактерий-деструкторов и их роль в микробных сообществах щелочных гидротерм изучены недостаточно. Цель и задачи исследования .

Целью данной работы было изучение влияния экологических условий на распространение и активность алкалотермофильных бактерий - деструкторов органического вещества в щелочных термальных источниках Байкальского региона,

В задачи исследования входило:

1. Изучить зависимость структурно-функциональных характеристик микробных сообществ гидротерм от абиотических факторов среды.

2. Изучить распространение алкалотермофильных бактерий - деструкторов органического вещества.

3. Определить интенсивность процессов микробной деструкции органического вещества в термальных источниках.

4. Изучить экофизиологические характеристики накопительных и чистых культур термофильных алкалофильных бактерий.

СОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ ] БИБЛИОТЕКА J СПтрСгог -. » OS WoffitrffiPj

Защищаемые положения

1. Структура микробных сообществ щелочных гидротерм Байкальского региона определяется действием абиогенных факторов, прежде всего химическим составом воды, температурой и рН.

2. В процессах деструкции органического вещества активное участие принимают алкалотермофильные бактерии - гидролитики. Основным -терминальным процессом деструкции органического вещества является суль-фатредукция. В щелочных гидротермах с высоким содержанием сульфатов интенсивность сульфатредукции достигает высоких значений (1,5-3,13 мг S/(KrcyГ). В источниках с низким содержанием сульфатов сульфатредук-ция сочетается с метаногенезом.

3. Выделенные культуры аэробных бактерий - гидролитиков проявляют термофильные и алкалофильные свойства.

Научная новизна

Определены структурные и функциональные характеристики микробных сообществ щелочных гидротерм Бурятии и показана их зависимость от экологических условий. Рассчитаны индексы разнообразия бактерий-деструкторов органического вещества. Определены температурные и рН - параметры роста для коллекционных культур аэробных бактерий - деструкторов. Впервые проведена обработка экспериментальных данных с использованием модели Россо, позволившая рассчитать возможные предельные значения температуры и рН среды для роста культур и выделить три группы культур по отношению к температуре и рН. Первую группу термоалкалотолерантных бактерий представляют культуры с минимальными температурами роста <20°С, оптимумом 38-40°С и максимумом 60-64°С и оптимальными значениями рН 8,0 - 8,5. Вторую группу составляют истинные алкалотермофилы с оптимумом температуры 45-50°С и оптимальными значениями рН 8,5-9,0. В третьей группе оказалась культура термофильного алкалотолерантного микроорганизма.

В сообществах щелочных гидротерм выявлено присутствие не только ал-калотолерантных штаммов, но и истинных алкалофилов. Рассчитанные температурные и рН-параметры роста выделенных штаммов свидетельствуют о широких экологических спектрах бактерий в микробных сообществах щелочных гидротерм Бурятии и характеризуют сами сообщества как устойчивые системы. Практическая ценность

Полученные результаты расширяют представление о разнообразии и экологическом значении алкалотермофильных бактерий в природе. Выделенные бактерии представляют интерес для биотехнологии как продуценты термоустойчивых и устойчивых к высоким рН ферментов. Апробация работы

Материалы диссертации доложены на Байкальском международном студенческом форуме (Иркутск, 1997), Международной научно-практической кон-

фсрснции "Проблемы традиционной культ>ры народов Байкальского региона" (Улан-Удэ, 1998), научно-практической конференции (ВСГТУ, Улан-Удэ. 1998), конференции "Биология на пороге 21 века" (БГСХА, Улан-Удэ, 1998), научно-практической конференции "Биоразнообразие микроорганизмов Восточно-, Сибирского региона и их научно-практическое использование" (Иркутск, 1999), Международной конференции "Байкал - как участок мирового природного наследия" (Улан-Удэ, 1998), Всероссийской конференции "Биоразнообразие и функционирование микробных сообществ водных и наземных экосистем Центральной Азии "(Улан-Удэ, 2003).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов, объектов и предмета исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на ^Ллраницах машинописного текста, включая /9 таблиц и р&& у н к о в . Список литературы содержит 5" отечественных и зарубежных источников.

Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке фанта президиума СО РАН № 170, гранта РФФИ № 03-04-48047 и гранта Минобразования РФЕ 02-6.0-294.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ

Объекты и методы исследования

Объектами исследований являлись термальные щелочные источники Байкальского региона, в которых в рамках комплексных микробиологических исследований 1996-2002 г.г. производился ежегодный отбор проб: Алла, Гарга, Кучегер, Гусиха, Горячинск, Умхей, Уро и Сея.

Методы исследования

Микробиологические исследования термальных источников были проведены по единой методике. Пробы были отобраны непосредственно в местах выхода термальных вод и ниже по стоку. Температуру определяли спиртовым термометром, рН при помощи портативного прецизионного рН-метра PRO (Сингапур). Минерализацию измеряли портативным тест-кондуктометром TDS-4 (Сингапур). Содержание карбонатов и гидрокарбонатов определяли титрованием (Резников и др., 1970), сульфаты турбидиметрически (Аринушкина, 1970), сульфида: калориметрически (Titiper, 1989). Белок определяли по Лоури (Lowry, 1956), содержание органического вещества в микробных матах - по методу Тюрина в модификации Никитина (Аринушкина, 1970).

Содержание хлорофиллов и каротиноидов в микробных матах определяли спектрофотометрически на СФ-46 (Россия). Экстракцию пигментов проводили с помощью охлажденного 100% ацетона.

Для оценки сложности структуры микробного сообщества были рассчитаны индексы разнообразия Шеннона (Левич, 1987; Алимов, 2000):

// = -Z(Ni/N)log2(Ni/N), (О

где //- индекс разнообразия, бит/экз; Ni - численность каждого i-того вида; N - общая численность всех видов. Этот индекс суммирует большое количество информации о численности и видовом составе бактерий-деструкторов, учитывая число видов и степень их доминирования: более сложно организованным системам характерны более высокие величины индекса разнообразия. Для удобства было предложено принимать за численность видов численность бактерий определенных физиологических групп (Adamovich et all., 2002), в нашем случае это: аэробные и анаэробные протеолитики, целлюлолитики, амилолитики, сахароли-тики и сульфатредукторы.

Скорость микробиологических процессов сульфатредукции и метаногене-за определяли при помощи радиоизотопного метода (Беляев, Иванов, 1975; Кузнецов, Дубинина, 1989).

Для установления температурных и рН - пределов роста аэробных бактерий- деструкторов был выполнен ориентирующий эксперимент на смешанной пробе модельного источника (Заварзин и др., 1996). В качестве модельного был выбран щелочной термальный источник Сеюйский. Посевной материал был инокулирован на характерные для гидролитиков субстраты - глюкозу, пептон и крахмал - в матрице температура-рН. Необходимый рН устанавливали бикарбонат/карбонатным буфером (в г/л): рН 8,0 (10,0 NaHC03J, рН 9,0 (4,5 NaHC03+2,0 Na2C03), рН 9,5 (10,0 NaHC03+2,76 Na2C03), рН 10,0 (2,76 Na2C03). Инкубацию проводили в политермостате с градиентом температур от 20 до 78°С Рост контролировали по изменению оптической плотности при 540 нм на КФК. Общую численность и биомассу рассчитывали по стандартным методам (Шлегель, 1987; Сорокин, 1982).

Учет численности и выделение термофильных бактерий различных физиологических групп проводили на средах: 1) Пфеннига (Pfennig, 1965); 2)МПБ; 3) МПА. Необходимое значение рН среды устанавливали бикарбонат/карбонатным буфером в соответствии с природными значениями рН. Облигатно-термофильные аэробные бактерии рода Thermits учитывали на трех средах (Логинова, Головачева, 1984). Накопительные культуры получали на качалке при 220 об/мин и 60°С в колбах емкостью 100 мл с 10 мл среды в течение 10-14 суток. Спорообразующие бактерии выделяли на модифицированной синтетической среде (Осадчая и др., 1997). Температура культивирования составляла 56°С.

Полученные культуры бактерий исследовали с помощью микроскопа PZO SK14 (Польша) при увеличении 1250 раз. Физиолого-биохимические характеристики выделенных культур определяли по стандартным методикам (Методы общей бактериологии..., 1984).

Для оценки оптимальных и максимально/минимально возможных температур и рН роста выделенных бактерий экспериментальные данные аппроксимировали в соответствии с моделью Россо (Rosso et all., 1995). Изменение максимальной удельной скорости роста как функции температуры и рН описывается следующим уравнением: pmas (Т, рН) T(D Р (рН), где т(Т) - функция температуры, р(рН) - функция рН. В диссертации, из соображения простоты математических расчетов, а также удобства интерпретации вычисленных значений, использовались следующие преобразования (Rosso et al., 1995; Кеврина и др., 2001). Изменения (¿щшСГ) исследовались "моделью основных температур":

где

т(Т) =

ГО, T<rmin Hmax(T) = -j MoplT(T), Tmin<T<-T(ji 1.0, T>Tmax

(T- Tmax) (T-Tmin)

(2)

(ToprTmin)[(ToprTmin)(T-T0pt)-(T0pt-Tmiix)(TCpi+Tmin-2T)]

Данная модель связывает оптимальную удельную скорость роста Jj^pt при температуре а также минимальную, оптимальную и максимальную температуры (Тщт, Торь Тщи) с максимальной удельной скоростью роста при температуре Т. За Тор, принимали такое значение температуры при котором средняя удельная скорость роста была максимальной.

Изменение' Ц,^' как функции от рН называется модель основных рН" (Rosso et al., 1995) к оперирует тремя значениями рН: рДш» рН^ рНшщ. Уравнение имеет вид:

" ГрН<рНт1П) 0.0

Hn,ax(pH) = -j HoPtp(pH), pHmin<pH<pH шах» (3)

" рН>рНтах, 0.0

где

р(рН) =

(pH-pHmin)(pH-pHmlx)

(рН - pHmin) (рН - рНтах) - (рН - рН opt)2

Эта модель связывает удельную скорость роста при оптимальном значении рН„^, а также минимальное, оптимальное и максимальное значения рН (рНиш» рНорь рНщи) с максимальной удельной скоростью роста Цта, при значении рН. За рНор, принимали такое значение рН при котором средняя удельная скорость роста была максимальной. Значения Тт|П) Т^ И Тли« в модели (2) вычисля-

opt I

лись методом наименьших квадратов. При этом минимизировали функцию:

и

б = £ [//та¿-РорР^Я

2

где Цгаах1 - экспериментальные значения удельной скорости роста; [х^т (Т,) - соответствуют модели (2), и - количество экспериментальных точек.

Значения модели рНтш, рНор, и рНтах в модели (3) также вычислялись методом наименьших квадратов с минимизацией функции:

где - экспериментальные значения удельной скорости роста; соответствуют модели (3); п - количество экспериментальных точек.

Оценку точности аппроксимации проводили по стандартным квадратичным отклонениям, выраженных в процентах:

где и - количество экспериментальных точек,,р -количество параметров

Физико-химическая характеристика мест отбора проб Для исследования были отобраны пробы воды, ила и микробных матов из гидротерм: Алла, Гарга, Кучегер, Умхей, Гусиха, Уро, Сея и Горячинск. Характеристика мест отбора проб дана в таблице 1. Температура в изученных гидротермах варьировала от 30 до 79 °С. Максимальные значения температуры (74-79° С) зафиксированы в воде Аллинского и Гаргинского источников. Значения рН источников изменялись от слабо-щелочных 8,1-8,5 в воде источников Гусихинский и Гаргинский до сильно-щелочных рН 9,9 в пробах Аллинских источников. Минерализация воды невысока и составляла 0,1-0,6 г/л. В воде большинства источников отмечено присутствие сероводорода, высокие концентрации сероводорода зафиксированы в источниках Кучегер (29,0 мг/л) и Умхей (до 33,0 мг/л). Количество сульфат-ионов варьировало от 49,0 до 90,0 мг/л. Наибольшие значения со-" держания сульфатов отмечены в пробах Аллинских и Гаргинского источников. В пробах Кучегерского и Сеюйского источников зафиксировано высокое содержание гидрокарбонатов 167,7 и 158,6 мг/л соответственно. Содержание Сорг колеблется от 0,3 до 20,8 % в зависимости от типа пробы и местонахождения источника.

сг =

I

Ютш

п-р -—100%

Результаты исследования и их обсуждение

Таблица 1

Местоположение и физико-химическая характеристика изученных гидротерм Байкальского региона

Гндротема Местоположение Т/С H2S, мг/л рН

ИЛ мат

Алла Река Алла, Баргузин-ский хребет 46-79 9 9,85 0,3 13,5

Гарга Река Гарга, Икатский хребет 45-76 1 8,208,85 - 14,7

Кучегер Баргузинский хребет 40-43 23 9,87 1Д 19,2

Умхей Верховья реки Баргузин 43-46 33 9,50 1,0 11,1

Се я Долина реки Баргузин 30-49 8 9,85 2,5 20,6

Уро Долина реки Баргузин 33-67 1 9,80 3,7 20,8

Гусиха Река Малая Гусиха 45-62 - 8,25 3,0 4,9

Горячинск Побережье оз. Байкал 45-52 - 9,12 1,8 15,5

«-» не определяли

Микробные сообщества щелочных термальных источников

В щелочных термальных источниках были выявлены своеобразные микробные сообщества, которые развиваются в местах выхода источника и в ручьях по изливу горячей воды. Исследование зависимости структурно-функциональных характеристик микробных сообществ от экологических условий проводили на модельной экосистеме Сеюйского источника. Температура на выходе горячей воды составляет 49°С, рН 9,85. Термальная вода, вытекая из озера, образует русло горячего ручья с естественным и постоянным градиентом таких экологических параметров по течению, как температура, рН, окислительно-восстановительный потенциал, содержание кислорода и сероводорода.

На выходе термальной воды за счет высокой температуры, поступления эндогенных субстратов, низкого окислительно-восстановительного потенциала и присутствия значительных концентраций сероводорода создаются условия, благоприятные для деятельности аэробных и анаэробных литотрофных и гетеротрофных бактерий. Среди них выявлены как продуценты, так и деструкторы органического вещества. Численность последних составляет 1000 -10000 кл/мл.

Ниже по течению горячего ручья уменьшается концентрация сероводорода, содержание кислорода возрастает с 0,4 мг/л на истоке до 2,6 мг/л в месте разлива термальной воды, увеличивается окислительно-восстановительный потенциал, расширяется компонентный состав микробных сообществ. В них появляются диатомовые и зеленые водоросли, увеличивается видовое разнообразие

цианобактерий. Толщина микробных обрастаний возрастает до 10-12 см, усложняется их структура, содержание хлорофилла а увеличивается с 0,0085мг/см2 до 0,0277 мг/см2. Количество бактерий гидролитиков возрастает на несколько порядков, достигая максимума в зоне температур 45,3-47,9° С.

На дне озера и на его поверхности развиваются полноценные цианобакте-риальные микробные маты. Микроскопирование и спектрофотометрический анализ ацетоновых экстрактов показали преобладание в матах цианобактерий Phormidium, присутствуют Synechococcus lividus и Chlorojlexus aurantiacus (максимум поглощения в спектре фикоцианинов при 615 нм), Thermus (максимумы поглощения в каротиноидной области спектра при 430 нм).

Влияние температуры на состав микробных сообществ хорошо иллюстрирует смена фототрофных микробных сообществ по течению термальной воды. Формируется несколько зон развития фототрофов:

Зона 1 (48°С) - на расстоянии 4-5 м от озера развивается двухслойный оранжево-зеленый мат, в составе мата доминирует Phormidium valderief. pseudo-valderiamm, колониальные цианобактерий представлены единично, в этой зоне зафиксировано максимальное значение продукции органического вещества за счет фотосинтеза 0,9273 мг С/(кгсут).

Зона 2 (47°С)- в 10 м наблюдается многослойный мат ярко-зеленого цвета, толщиной 5-7 мм, активный процесс оксигенного фотосинтеза 0,2352 мг С/(кгсут) зафиксирован в среднем слое, в нижнем слое возрастает скорость тем-новой фиксации 0,4985 мг С/(кгсут).

Зона 3 (45-46°С)- при понижении температуры развивается толстый (до 12 см) мат, в котором выделяются 4 слоя: в первом слое (0-6 мм) доминируют виды родов Phormidium и Gloeocapsa, второй слой (6-17 мм) представлен теми же видами, единично встречается Lyngbya aestuarii; в третьем слое (17-27 мм) частота встречаемости Lyngbya aestuarii увеличивается, остальные виды и их соотношение то же; в четвертом слое (27-60 мм) начинают доминировать P. valderief pseudavalderianum и P. Woronichiniv, под матом ил черного цвета, где идет деструкция органического вещества.

Зона 4 (30-43°С)- при дальнейшем понижении температуры в ручье и в низкотемпературной зоне болота развиваются многослойные темно-зеленые маты толщиной 1,5 см, в первом слое доминируют цианобактерии P. Woronichinii, P. valderief. pseudovalderianum, Gloeocapsapunctata и »диатомовые, редко встречаются Lyngbya aestuarii, единично Gloeocapsa minuta и Gloeocapsa minor, во втором и третьем слоях доминируют виды Phormidium, единично представлены Lyngbya aestuarii, Calothrix и Gloeocapsa minor, в четвертом зернистом слое увеличивается доля видов рода Gloeocapsa, становится интенсивнее цвет Phormidium Woronichinii. В этих матах зафиксированы высокие скорости продукционных процессов за счет фотосинтеза и темновой фиксации углерода (до 0,1330 и 0,1522 мг С / (кг-сут), соответственно).

Таблица 2

Структурная характеристика микробных сообществ Сеюйского источника

Станция Тип пробы Т/С pH омч, кл/мл Индекс Шеннона, бит./экз Биомасса, 10"6 г/мл

Се-1/1 Се-1/2 Озеро: песок 1/1, ил 1/2 49,7 9,85 440739 1832867 0,023 0,009 6,6 28,0

Се-2 и Озеро, придонный мат 49,0 9,85 469615 0,033 7,0

Се-3 Озеро, поверхностный мат 49,0 9,85 3834430 0,007 1 , 58,0

Се-4 Мат из ручья в 4 м от озера 47,9 9,85 4948436 0,043 . 74,0

Се-б/общ Ce-6/I Се-6/2 Се-6/3 Се-6/4 Се-6/7 Ручей, ниже выхода 20 м, микробный мат 46,3 9,80 5933356 1652012 1832867 887557 767590 793330 0,040 89,0 25,0 28,0 13,0 11,5 12,0

Влияние температуры и рН на состав гетеротрофных бактерий - деструкторов оценивалось с использованием индекса разнообразия Шеннона. В микробных сообществах Сеюйского источника не было обнаружено закономерного изменения значений индекса разнообразия бактерий-деструкторов от температуры. Наибольших значений индекс разнообразия достигал при температурах ниже 47°С, при эгой же температуре были наибольшие показатели содержания биомассы гетеротрофных бактерий, участвующих в процессах деструкции органического вещества (табл. 2)

Влияние на индекс разнообразия значений рН среды ранее было показано для сообществ фито-, зоопланктона, бентоса и фототрофного компонента микробных сообществ Котельниковских источников (Ivanova et all., 1993; Ильяшук, 1994; Компанцева, Горленко, 1985). Значения рН 9-10 не лимитировали развитие пурпурных серобактерий, хотя и являлись экстремальными для большинства видов фототрофных и гетеротрофных бактерий.

В экосистеме Сеюйского источника наибольшими показателями индекса разнообразия и биомассы гетеротрофов отличался микробный мат, развиваю-

щийся при температуре 47,9°С и рН 9,85, очевидно в этих условиях композиционный соаав бактерий -деструкторов наиболее, полный. С этими данными хорошо коррелирует интенсивность деструкционных процессов', так скорость сульфатредукции в этой точке была наибольшей и составляла 0,1919 мгё/(кг-сут).

Таблица 3

Интенсивность сульфатредукции и метаногенеза в илах и микробных матах гидротерм

Станция, т/с }рН Сульфа.т-, Метаногенез, мкл

горизонт редукция,)" СН4/(кг:сут) из

мгБ/Осг-сут) со2+н2 ацетата сумма

Се-1/1,пес 49,7 9,85 0,009 2,877 Но. 2,877

Се-1/2 ил 0,432 1,999 0,050 2,049

Се-2 мат 49,0 9,85 0,005 2,248 0,758 2,998

Се-3 мат 49,0 9?85 0,006 0,241 0,020 0,261

Се-4 мат 47,9 •9,85 0,192 - Н.о. Н.о. Н.о.

Се-6 мат 46,3 9,85 0,194 27,539 0,020 27,563

Се-7 мат 45,3 9,80 0,310 Н.о Н.о. Н.о.

Се-8 мат 43,2 9,75 0,165 Н.о. Н.о. Н.о

Ку-1/1 ил 41,1 10,60 0,012 . 6,144 Н.о 6,144

Ку-1/2 мат 41,1 10,60 0,050 8,816 Н.о. 8,816

Ку-2 мат 35,5 10,20 0,040 7,884 Н.о. • 7,884-

Ал-4 мат 35,4 9,70 0,019 0,838 Н.о. 0,838

Ал-6ил 71,1 10,10 0,002 0,349 Н.о. 0,349

Га-1 пес 74 8,0 0,046 1,550 Н.о. 1,550

Га-2 мат 72 8>1 0,019 Н.о. Н.о. Н.о.

Га-3 мат 67 8,3 0,016 1,380 Н.о. 1,380

Га-4 мат 52 8,8 0,016 3,660 ■ Н.о. 3,660

Н.о. - не определяли

Из терминальных процессов разложения органического вещества были изучены сульфатредукция и метаногенез. Концентрация сульфатов в воде источника составляет 80-110 мг/л. Наибольшие скорости сульфатредукции со значением 0,4321 мг S/(кгсут) были зафиксированы в донных иловых отложениях термального озера. В микробных матах сульфатредукторы восстанавливают до 0,3100 мг S/(KrcyT) (табл.3). Расход органического вещества сульфатредуктора-ми составлял 1,7-324,1 мкгС/(кгсут) (рис.1). Наиболее активен этот процесс при температурах 43-45°С. Численность сульфатредукторов была невысока и составляла 10-102 кл/мл, в качестве субстратов они использовали ацетат и лактат. Вы-

сокие скорости метаногенеза зафиксирована: при 47°С, причем если в донных осадках озера быт зарегистри-

рован только литотрофный метаногенез, то в большинстве проб наряду с лито-трофным процессом идет и образование метана из ацетата. Большая часть метана синтезировалась из углекислоты и водорода, достигая значений 0,846-27,568 • мкл СН4кгсут. Из ацетата образуется 0,013-0,758 мкл СН/кг сут. Расход органического вещества метаногенами составляет 4,405-6,188 мкг С/кгсут. В источнике Кучегер содержание сульфатов невелико 36 мг/л, интенсивность сульфат-редукции составляет 0,004-2,13 гБ/(кг сут).

Сравнительный анализ литературных и наших данных по интенсивности микробной деструкции в щелочных гидротермах Бурятии показывает, что в ряде источников, в присутствии значительных количеств сульфатов, интенсивность сульфатредукции достигает высоких значений и служит основным терминальным процессом деструкции органического вещества. Так, в гидротерме Гарга при содержании сульфатов 240 мг/л интенсивность сульфатредукции составляет 0,004-2,13 гё/(М2 -сут) (Намсараев, 2003).

Численность- алкапотермофильных бактерий - деструкторов в микробных сообществах гидротерм

В деструкционных процессах трансформации органического вещества в микробных сообществах щелочных гидротерм принимают участие бактерии различных физиологических групп, связанные между собой тесными трофическими взаимосвязями. На начальных этапах деструкции важную роль играют бактерии - гидролитики, разлагающие полимерные соединения. Максимальная численность аэробных и анаэробных протеолитиков составляла 1 млн. кл/мл. Высокие значения численности бактерий - протеолитиков выявлены в источни-

ках Алла, Горячинск и Гусиха. Максимальная численность аэробных целлюло-литиков (10000 кл/мл) выявлена в матах Сеюйского источника, численность анаэробных целлюлолитиков в источниках Кучегер, Гарга и Горячинск достигала значений 100000кл/мл. Наибольшее количество бактерий -амилолитиков (100010000 кл/мл) наблюдалось в микробных матах источников: Сеюйского, Горя-чинск и Гарга, Численность аэробных и анаэробных сапрофитов в пробах донных осадков и микробных матах варьировала в зависимости от условий среды от 100000 до 1000000 кл/мл. Максимальная численность спорообразующих аэробных бактерий, растущих при значениях рН среды культивирования 8,5-9,5, составляла 10000 кл/мл. Высокие численности споровых были зафиксированы в гидротермах: Сея, Гарга и Горячинск.

Распространение алкалотермофильных и алкалотолерантных бактерий в микробном сообществе Сеюйского термального источника

Ориентирующий эксперимент на смешанной пробе Сеюйского источника позволил определить присутствие в микробном сообществе алкалофильных и алкалотолерантных бактерий. Эксперимент показал, что аэробные гидролитики способны развиваться в диапазоне рН 7,5-10 и при температурах 20- 65°С.

В качестве сравнительной характеристики для определения оптимальных условий развития накопительных культур рассчитывали средние удельные скорости роста (Цср). Оптимальное развитие накопительных культур на среде с глюкозой наблюдалось при рН 9,5. Оптимальными значениями рН для роста аэробных протеолитиков было значение 9,0 Следует отметить общую закономерность при более низких значениях рН средь культивирования выявлены более высокие значения оптимальных температур1. При значении рН-7,5 температурный оптимум развития сахаролитиков составил 55 °С, при рН среды 9,5 оптимальной температурой была 45 °С.

Распространение аэробных неспоровых бактерий рода Ttermus

Аэробные, гетеротрофные, термофильные бактерии рода Thermus обнаруживаются в большинстве термальных источников с нейтральными и щелочными значениями рН и температурами до 90°С (Munster et al., 1986). Thermus spp. являются важным звеном аэробной деструкции и могут служить индикаторными организмами для термальных экосистем. Микробные сообщества термальных источников в различных регионах характеризуются своим набором, видов Ther-mus spp. (Williams et al., 1995; Chung et al., 2000; Hjorleifsdottir et al., 2001). В пробах сильно-щелочных гидротерм Байкальского региона было определено присутствие двух видов аэробных неспоровых бактерий рода Thermus—Т. ruber и Т. flaws. Термофильные бактерии Thermus ruber являются представителями алка-лотермофильных аэробов, оптимальные значения рН для их роста составляют 8,0-8,5, оптимум температуры - 60° (Логинова и др., 1975; Логинова, Егорова, 1975). Бактерии вида Thermits flavus имеют более высокий оптимум развития (70-75°), однако диапазон значений рН для их роста составляет 6-9, с оптимумом

7. Анализ распространения бактерий рода Themws позволяет заключить, что алкалотермофильные бактерии Т ruber присутствуют в гидротермах Алла, Ку-чсгер, Умхей, Гарга, Уро, Гусиха и Сея при температурах in situ от 39 до 79° и в диапазоне рН от 8,25 до 9,9. Бактерии Т. flaws отмечались в гидротермах Алла, Гарга и Горячинск при температурах m situ 52-71° и значениях рН среды не выше 9,2. Очевидно, бактерии Т. ruber обладают значительной экологической толерантностью и в условиях щелочных гидротерм являются важным звеном аэробной деструкции органического вещества.

Экофизиологическая характеристика накопительных культур бактерий - деструкторов

Из проб термальных источников на элективных средах были получены накопительные культуры аэробных протеолитиков, амилолитиков, аэробных и анаэробных целлюлолитиков. Исследования по экофизиологии накопительных культур, выделенных из гидротерм, показывают, что они способны развиваться в широком диапазоне температуры и рН. При температуре in situ 71-74°С в микросообществах гидротерм преобладают экстремально- термофильные виды бактерий-деструкторов, с оптимальными температурами роста 60-70°С.

Накопительные культуры бактерий, выделенных из более низкотемпературных зон термальных источников, температура in situ 31-54 °С, характеризуются более широким диапазоном росли

Данные по росту гидролитиков при разных рН культивирования позволяют судить о диапазоне концентраций водородных ионов для роста конкретной культуры. Оптимальные значения рН культивирования зависят от природных рН. Накопительные культуры, выделенные из проб с высокими значениями рН in situ, не росли при рН 6-7 и обладали явными алкалофильными свойствами (рНорт 9-10. Накопительные культуры из источников со значениями рН in situ 8,58,9 алкалофильных свойств не проявляли, оптимальными значениями для их роста были рН 7-8..

Характеристика выделенных культур аэробных алкалотермофиль-ных бактерий

Из проб было выделено 37 штаммов аэробных гетеротрофных бактерий. По морфологическим признакам 16 штаммов отнесены к роду Thermus, остальные штаммы являются различными видами Bacillus spp. На твердых средах около 38% выделенных штаммов образовывали колонии желтого цвета, 22% - бежевого и 40% - красного и оранжевого цветов. Были отобраны 9 штаммов Bacillus spp., активно растущих при высоких значениях температуры и щелочной реакции среды. Штаммы изолированы го гидротерм с различным температурным режимом и различной - от слабо-щелочной до сильно-щелочной реакцией среды.

Выделенные штаммы представлены грам-положительными неподвижными палочками, длиной 6-8 мкм, шириной 0,2-0,8 мкм, в некоторых культурах: фор-

мируются нити (Бе-!, 5е-2. Бе-З, Бе-4) Споры терминальные. На твердой среде развиваются в виде однотипных колоний: округлой формы, желтого цвета.

Таблица 4

Рассчитанные температурные и рН- параметры роста _исследованных культур микроорганизмов_

Культура T • 1 nun T«pt Tma* G,% pHm,n pHnPt pH„m CJ,%

Bg-10 15 40 64 18,0 5,5 8,0 10,2 15,4

Bg-24 24 45 64 23,0 5,0 8,0 10,3 18,6

Bg-26 15 38 62 24,0 5,1 8,0 10,5 12,1

Bg-44 19 40 61 14,0 5,1 8,0 10,0 3

Bg-50 - - - - 5,0 8,0 10,2 12,8

Se-1 23 45 65 12,3 7,2 9,0 10,6 10,3

Se-2 23 45 65 23,0 7,0 8,5 10,0 8,2

Se-3 30 50 68 21,1 7,3 8,8 10,1 9,2

Se-4 20 40 60 9,7 7,0 8,5 10,0 20,3

ст, % - стандартное квадратичное отклонение

Штаммы Bg-24, Se-1, Se-2, Se-3, Bg-50 - облигатные аэробы, Bg-10, Bg-26, Bg-44 и Se-4 - факультативные анаэробы. Каталазоположительные. Крахмал гидролизуют. Казеин гидролизуют, кроме Bg-24. Используют широкий ряд спиртов и Сахаров. Экспериментально температурный диапазон развития бактерий от 30 до 60 С, с оптимумом 40-50°С.

Диапазон рН от 5,5 до 10,0, при оптимальных значениях 7,5-9,0. Термофильные бациллы, составляющие «группу 5» по классификации Эша с соавторами, характеризуются более высокими температурными характеристиками: минимум 35-48°С, максимум 65-78°С, оптимум 55-65°С. Диапазон значений рН более узок и составляет у большинства штаммов 6,0-8,5, с оптимумом 6,2-7,5. Исключением является, растущий в широком диапазоне рН от 5,5 до 9,0, Bacillus Jlavothermus, выделенный из гидротерм Новой Зеландии (Heinen et al., 1982).

Выделенные нами из гидротерм Бурятии штаммы отличаются от ранее описанных аэробных термофильных бацилл более низкими оптимумами температуры и более высокими оптимумами рН. Обработка экспериментальных данных при помощи модели Россо позволила разделить выделенные культуры в несколько групп, соответственно определениям, В первую группу термоалкало-толерантных бактерий входят кутьтуры Bg-10, Bg-26, Bg-44, Se-4 с минимальными температурами роста <20, оптимумом 3840 °С и максимумом 60-64 °С и оптимальными значениями рН 8,0 - 8,5. Анализ зависимости максимальных удельных скоростей роста этих бактерий от температуры показывает наличие плато в области температур 35-45 °С, что является характерной чертой термотолерантных видов. Вторую группу составляют истинные алкалотермофилы с оптимумом температуры 45-50 °С и оптимальными значениями рН 8,5-9,0. Это культуры Se-1, Se-2 и Se-З, выделенные из микробного сообщества высокоще-

лочного Сеюйского источника В третьей группе оказалась термофильная куль-пура Bg-24, которая характеризуется более высокими температурными параметрами роста (таблица 4), чем представители первой группы, а по параметрам рН среды относится к алкалотолерантам Эта культура была выделена из пробы Гаргинского источника, отобранной на выходе очень горячей (74°С) слабощелочной термальной воды.

Таким образом, комплексные микробиологические исследования щелочных термальных источников Бурятии выявили присутствие в микробных сообществах гидротерм алкалотермофильных и термоалкалотолерантных микроорганизмов. Изучение физиолого-биохимических характеристик выделенных культур показало, что они обладают широкими экологическими спектрами (эв-рибионтные). Доминирование в сообществах видов с подобными характеристиками позволяет охарактеризовать сами сообщества как стабильные системы.

Выделенные культуры бактерий являются алкалофилами с оптимальными значениями рН для роста 8,5-9,0.

Выводы

1. Структурно-функциональные характеристики микробных сообществ определяются экологическими факторами среды. При этом на интенсивность продукционных процессов и видовой состав фототрофных бактерий - продуцентов органического вещества основное влияние оказывает температура.

2. Влияния температуры на разнообразие гетеротрофных бактерии - деструкторов органического вещества, рассчитанное как индекс Шеннона, не обнаружено. В экосистемах Сеюйского и Гаргинского источников изменение температуры и рН по течению термальных ручьев не оказывали значимого влияния на интенсивность процессов деструкции. Основными факторами, влияющими на интенсивность деструкционных процессов, являются содержание сульфатов и количество органического вещества,

3. На терминальных этапах деструкции в микробных сообществах Сеюйского источника в донных отложениях основной расход органического вещества идет на восстановление сульфатов, а в микробных матах сульфатредукция сочетается с метаногенезом.

4. В щелочных гидротермах Байкальского региона широко распространены и принимают активное участие в деструкции органического вещества алкало-термофильные протеолитики, амилолитики, целлюлолитики, сапрофиты и сульфатредукторы.

5. В микробных сообществах щелочных гидротерм выявлены аэробные бактерии рода Thermus: алкалотермофильные Т. ruber и термофильные алкалотоле-рантные Т flavus. Среди выделенных культур аэробных Bacillus описаны не только алкалотолерантные, но и алкалофильные штаммы.

6. Выделенные микроорганизмы обладают широкими экологическими спектрами (эврибионтные). Доминирование эврибионтных бактерий в микробных

сообществах гидротерм позволяет характеризовать сообщества как устойчивые системы.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Смирнягина (Зайцева) С В. Целлюлозоразлагающие бактерии гидротерм Баргузинского Прибайкалья. // Тез. докл. Байкальского международного студенческого форума "Безопасное развитие регионов".- Иркутск, 1997.- С. 281.

2. Смирнягина СВ., Бархутова ДД., Намсараев З.Б. Характеристика микробных сообществ источников Баргузинской долины. // Вестник БГУ. Серия: биология. - Улан-Удэ. БГУ, 1999. - Вып.2. - С. 108-112.

3. Смирнягина СВ. Участие микроорганизмов в круговороте химических элементов в термальных источниках Прибайкалья // Тез. докл. Всерос. научн,-практ. симпозиума (19-22 окт. 1999 г.)-Иркутск, 1999.- С.64-65.

4. Пиноева Л.Н., Смирнягина С В. Аэробные термофильные спорообразующие бактерии из горячих источников Прибайкалья.// Тез. докл. Всерос. научн,-практ. симпозиума (19-22 окт. 1999 г.)-Иркутск, 1999.- С.53!

5. Смирнягина СВ., Намсараев З.Б, Микробиологическая характеристика термальных источников заповедника «Джергинский»// Материалы' региональной научно-практ. конф. «Марш парков и охраняемые территории Байкальского региона».-Улан-Удэ, Изд. БГУ, 1999.-С.32-35.

6. Смирнягина СВ., Абидуева Е.Ю., Данилова Э.В. Участие микроорганизмов в круговороте химических элементов в минеральных источниках Прибайкалья// Тез. Межд. симп. «Геохимия ландшафтов, палеоэкология человека и этногенез».- Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 1999. - С385-387.

7. Цыбиков ГЛ., Дондупов ОД, Смирнягина СВ., Козырева Л.П. Рекреационное использование водных экосистем Баргузинской долины коренными народами. // Матер, межд. научн.-практ. конф. «Проблемы традиционной культуры народов Байкальского региона».- Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 1999.-С.170.

8. Смирнягина СВ., Намсараев З.Б. Микробные сообщества высокотемпературных гидротерм. // Биоразнообразие микроорганизмов Восточно-Сибирского региона и их научно-практическое использование.- Тез?докЛ.научн.-практ. конференции. -Иркутск, 1999.-С.30-31.

9. Смирнягина СВ., НестеренкоВ.С, Намсараев Б.Б. Биоразнообразие микроорганизмов и их роль в формировании компонентного состава минеральных вод Баргузинской долины.// Материалы конф. «Тибетская медицина: традиции, перспективы, интефация».-Улан-Удэ: БНЦ СО РАН 1997-С111-112.

10. Абидуева Е.Ю., СмирнягинаСВУ/ Экстремальные термофилы- продуценты БАВ в горячих источниках Бурятии. Сб. трудов молодых ученых. - Вып.1. -Улан-Удэ: ВСГТУ,1998.-С28-31.

11. Смирнягина СВ., Намсараев З.Б., Данилова Э.В. Разнообразие микробных сообществ термальных источников Байкальского регионаУ/Тез. докл. регион, конф. «Биология на пороге XXI века».- Улан-Удэ: БГСХА, 1999,- С.45-46.

12. Намсараев Б.Б., Горленко В.М., Намсараев З.Б., Смирнягина СВ., Нестерен-ко B.C. Биоразнообразие микроорганизмов термальных источников Баргу-зинского Прибайкалья. //Состояние и проблемы охраны природных комплексов Северо-восточного Прибайкалья. Труды гос.- Заповедника «Джергин-ский», Вып. 2.- Улан-Удэ, 1997.- С. 34-42.

13. Зайцева СВ., Намсараев З.Б. Участие сульфатредуцирующих бактерий в процессах деструкции органического вещества в термальных источниках Байкальского регионаУ/ Вестник БГУ. Серия: биология, Вып. 4 - Улан-Удэ: БГУ, 2002, С. 133-135.

14. Зайцева СВ., Козырева Л.П. Температурные и рН - параметры роста аэробных алкалотермофильных бактерий гидротерм Бурятии.// Биоразнообразие и функционирование микробных сообществ водных и наземных экосистем Центральной Азии. Материалы Всероссийской конференции: 21-29 июля 2003 г., Улан-Удэ-Улан-Удэ: Изд. БГСХА, 2003, С. 61-64.

15. Зайцева СВ., Козырева Л.П., Намсараев ББ. Влияние температуры и рН на рост аэробных алкалотермофилов гидротерм Бурятиии. // Микробиология (в печати)'

Подписано в печать 21.04.2004 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Объем 1,2 печ. л. Тираж 100. Заказ № 81.

Отпечатано в типографии Изд-ва БНЦ СО РАН, 670047 г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6.

щ - fl7 48

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Зайцева, Светлана Викторовна

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Термальные щелочные источники.

1.2 Микробные сообщества гидротерм.

1.3 Алкалотермофильные бактерии.•.

Глава 2 Методы исследования.

2.1 Физико-химические методы.

2;2 Микробиологические методы учета, выделения и культивирования бактерий.

2.3 Методы микроскопирования.

2.4 Физиолого-биохимическая характеристика культур.

2.5 Оценка распространения алкалотермофильных и щелочь-толерантных бактерий.

2.6 Определение температурных и рН - пределов роста.:.

2.7 Структурная характеристика микробных сообществ.

2.8 Определение скоростей микробных процессов

• трансформации органического вещества.

Глава 3 Объекты исследования.

Глава 4 Результаты и обсуждение.

4.1 Физико-химическая характеристика мест отбора проб.

4.2 Микробные сообщества термальных щелочных источников.

4.3 Численность алкалотермофильных бактерий - деструкторов.

4.4 Участие микроорганизмов в процессах деструкции органического вещества.

4.5 Распространение алкалотермофильных и щелочь-толерантных бактерий в микробных сообществах.

4.6 Распространение аэробных неспоровых бактерий рода Thermus.

4.7 Экофизиология накопительных культур бактерий -деструкторов.

4.8 Характеристика чистых культур аэробных алкалотермофильных бактерий.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние экологических условий на распространение и активность бактерий-деструкторов щелочных гидротерм Северо-Восточного Прибайкалья"

Последние два десятилетия микробным сообществам наземных и морских гидротерм уделялось большое внимание. За этот период все выше поднималась известная верхняя- температурная граница- прокариотной жизни на Земле (Brock, 1978; Stetter, 1996), выявлялось все большее филогенетическое, метаболическое, биохимическое разнообразие термофильных микроорганизмов (Гор-ленко, Бонч-Осмоловская, 1989; Lowe et al.,1993; Huber, Stetter, 1998).

В настоящее время накопленная информация позволяет говорить о существовании целой группы аэробных и анаэробных термофильных алкалофильных бактерий; названной «алкалотермофилы» (или «термоалкалофилы»), которые развиваются в условиях повышенной температуры и щелочных значениях рН среды (8-10). Выделены и описаны представители аэробных и анаэробных ал-калотермофилов (pHopt>8,5; Topt>550C) и алкалотолерантных термофилов (PHopt<8,5; рН max>9,0) (Wiegel, 1998).

Исследования по видовому разнообразию микробных сообществ различных гидротерм методом молекулярно-генетического анализа и традиционными методам и выделения и описания культур показали, что состав микробных сообществ во многом определяется совокупным действием экологических факторов среды (Skrinisdottir et al., 2000; Blank et al., 2002; Hjorleifsdottir et al., 2001). В щелочных (рН 8,50 - 9,95) азотных термальных (30-79°C) источниках, расположенных на территории ^Бурятии в Байкальской рифтовой зоне, изучены фото-трофные микробные сообщества, получены и исследованы штаммы термофильных микроорганизмов (Компанцева, Гор лен ко, 1988; Намсараев и др., 2003). Разнообразие бактерий-деструкторов и их роль в микробных сообществах щелочных гидротерм изучены недостаточно.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы было изучение влияния экологических условий на распространение и активность алкалотермофильных бактерий - деструкторов органического вещества в щелочных термальных источниках Байкальского региона.

В задачи исследования входило:

1. Изучить зависимость структурно-функциональных характеристик микробных сообществ гидротерм от абиотических факторов среды.

2. Изучить распространение алкалотермофильных бактерий - деструкторов органического вещества.

3. Определить интенсивность процессов микробной деструкции органического вещества в термальных источниках.

4. Изучить экофизиологические характеристики накопительных и чистых культур термофильных алкалофильных бактерий.

Защищаемые положения

1. Структура микробных сообществ щелочных гидротерм Байкальского региона определяется действием абиогенных факторов, прежде всего химическим составом воды, температурой ирН.

2. В процессах деструкции органического вещества активное участие принимают алкалотермофильные бактерии - гидролитики. Основным терминальным процессом деструкции органического вещества является сульфатредук-ция. В щелочных гидротермах с высоким содержанием сульфатов интенсивность сульфатредукции достигает высоких значений (1,5-3,13 мг 8/(кг-сут). В источниках с низким содержанием сульфатов сульфатредукция сочетается с метаногенезом.

3. Выделенные культуры аэробных бактерий - гидролитиков проявляют термофильные и алкалофильные свойства.

Объекты исследования

Объектами исследований являлись термальные щелочные источники Байкальского региона, в которых в рамках комплексных микробиологических исследований 1996-2002 г.г. производился ежегодный отбор проб: Алла, Гарга, Кучегер, Гусиха, Горячинск, Умхей, Уро и Сея. Научная новизна

Определены структурные и функциональные характеристики микробных сообществ щелочных гидротерм Бурятии и показана их зависимость от экологических условий. Рассчитаны индексы разнообразия бактерий-деструкторов органического вещества: Определены температурные и рН - параметры роста для коллекционных культур аэробных бактерий - деструкторов. Впервые проведена обработка экспериментальных данных с использованием модели Россо, позволившая рассчитать возможные предельные значения температуры и рН среды для роста культур и выделить три группы культур по отношению к температуре и рН. Первую группу термоалкалотолерантных бактерий представляют культуры с минимальными температурами роста <20°С, оптимумом 38-40°С и максимумом 60-64°С и оптимальными значениями рН 8,0 - 8,5. Вторую группу составляют истинные алкалотермофилы с оптимумом температуры 45-50°С и оптимальными значениями рН 8,5-9,0. В третьей группе оказалась культура термофильного алкалотолерантного микроорганизма.

В сообществах, щелочных гидротерм выявлено присутствие не только алкал ото л ерантных штаммов, но и истинных алкалофилов. Рассчитанные-температурные и рН-параметры роста выделенных штаммов свидетельствуют о широких экологических спектрах бактерий в микробных сообществах щелочных гидротерм Бурятии и характеризуют сами сообщества как устойчивые системы.

Практическая ценность

Полученные результаты расширяют представление о разнообразии и экологическом значении алкалотермофильных бактерий в природе. Выделенные бактерии представляют интерес для биотехнологии как продуценты термоустойчивых и устойчивых к высоким рН ферментов.

Методы исследования

В ходе работы, на различных ее этапах были применены следующие методы исследования:

1) в полевых условиях были отобраны пробы на микробиологический и радиоизотопный анализы; портативными приборами были измерены температура, рН и минерализация; химическими методами спектрофотометрически и пирометрически были определены концентрации основных биогенных элементов: 02, H2S, НС03', СО32* и SO42*.

2) в лабораторных условиях использовались стандартные микробиологические методики определения численности бактерий различных физиологических групп, выделения и изучения накопительных и чистых культур микроорганизмов, химические методы определения содержания белка и С0рг в пробах гидротерм и радиоизотопные методы для определения интенсивности микробных процессов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов, объектов и предмета исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, включая 19 таблиц и 22 рисунка. Список литературы содержит 51 отечественных и 80 зарубежных источников.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Зайцева, Светлана Викторовна

Выводы

1. Структурно-функциональные характеристики микробных сообществ определяются экологическими факторами среды. При этом на интенсивность продукционных процессов и видовой состав фототрофных бактерий - продуцентов органического вещества основное влияние оказывает температура.

2. Влияния температуры на разнообразие гетеротрофных бактерий -деструкторов органического вещества, рассчитанное как индекс Шеннона, не обнаружено; В экосистемах Сеюйского и Гаргинекого источников изменение температуры и рН по течению термальных ручьев не оказывали значимого влияния на интенсивность процессов деструкции. Основными факторами, влияющими на интенсивность деструкционных процессов, являются содержание сульфатов и количество органического вещества.

3. На терминальных этапах деструкции в микробных сообществах Сеюйского источника в донных отложениях основной расход органического вещества идет на восстановление сульфатов, а в микробных матах сульфатредукция сочетается с метаногенезом.

4. В щелочных гидротермах Байкальского региона широко распространены и принимают активное участие в деструкции органического вещества алкалотермофильные протеолитики, амилолитики, целлюлолитик, сапрофиты и сульфатредукторы.

5. В микробных сообществах щелочных гидротерм выявлены аэробные бактерии рода Thermus: алкалотермофильные Т. ruber и термофильные алкалотолерантные Т. flavus. Среди выделенных культур аэробных Bacillus описаны не только алкалотолерантные, но и алкалофильные штаммы.

6. Выделенные микроорганизмы обладают' широкими экологическими спектрами (эврибионтные). Доминирование эврибионтных бактерий в микробных сообществах гидротерм позволяет характеризовать сообщества как устойчивые системы.

Заключение

Проведенные комплексные исследования термальных щелочных источников Байкальского региона позволили выявить ряд закономерностей формирования микробных сообществ щелочных гидротерм и определить роль алкалотермофильных бактерий - деструкторов в функционировании этих экосистем.

Интенсивность процессов гидролиза полимеров составляет 0,238-1,776 % белка в сутки. На терминальных процессах микробной деструкции органического вещества интенсивность сульфатредукции в илах составляет 0,046 - 0,432 мг S /(кг-сут), в микробных матах - варьирует в пределах 0,0050,310 мг S /(кг-сут). Интенсивность метаногенеза была незначительна и состаляла 0,261-27,563 мкл СНД кг-сут). Отмечено, что изменения температуры и рН в руслах термальных ручьев значимого влияния на интенсивность процессов не оказывали.

Показано, что в микробных сообществах щелочных гидротерм широко распространены аэробные и анаэробные алкалотермофильные бактерии -гидролитики, которые развиваются в узком диапазоне рН (7,5-10) и в широком диапазоне температур 30-70°С. В качестве субстратов они используют разнообразные высокополимерные соединения, спирты и сахара.

Выделенные культуры аэробных алкалотермофильных бактерий рода Bacillus характеризуются оптимальными температурами роста 40-50°С, оптимальные значения рН для роста культур варьируют от 8 до 9,5.

Следует отметить, что поскольку все источники слабоминерализованы, то в них, в отличие от содовых озер, можно было предположить развитие только алкалотолерантных штаммов, однако наши исследования показывают присутствие в сообществах щелочных гидротерм истинных алкалофилов. Изучение физиолого-биохимических характеристик выделенных культур показало, что они обладают широкими экологическими спектрами (эврибионтные). Доминирование в сообществах видов с подобными характеристиками позволяет охарактеризовать сами сообщества как стабильные системы.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Зайцева, Светлана Викторовна, Улан-Удэ

1. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. С-Пб.: Наука, 2000. - 147 с.

2. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. — М.: Изд. МГУ, 1961.-С. 130-137.

3. Бархутова Д.Д. Влияние экологических условий на распространение и активность бактерий-деструкторов в сероводородных источниках Прибайкалья: Ав-тореф. дис. канд. биол. наук. Улан-Удэ, 2000. - 23 с.

4. Беляев С.С., Розанова Е.П., Борзенков И.А., Чарахчьян И.А., Миллер Ю.М., Соколов М.Ю., Иванов М.В. Особенности микробиологических процессов з заводняемом нефтяном месторождении Среднего Приобья// Микробиология,-1990.-Т. 59.-С. 1074-1082

5. Беляев С.С., Иванов М.В. Радиоизотопный метод определения интенсивкости бактериального метанообразования // Микробиология. 1975. — Т. 44. - С. 166168.

6. Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М., Карпов Г.А., Старынин Д.А. Анаэробная деструкция органического вещества микробных матов источника Термофильного (кальдера Узон, Камчатка)//Микробиология.-1987.-Т.56.-С. 1022-1028

7. Борисенко ИМ., Замана JI.B. Минеральные воды Бурятской АССР.- Улан-Удэ, 1978.- 162 с.

8. Головачева Р.С., Валько-Роман К.М., Троицкий А.В. Sulfurococcus mirabilis gen. nov., sp. nov., новая термофильная архебактерия, окисляющая серу// Микробиология. 1985. - Т. 54.- С. 100-107

9. Головачева Р.С., Логинова Л.Г., Саликов Т.А., Колесников А.А., Зайцева Г.Н. Новый термофильный вид Bacillus thermocatenulatus nov. sp.// Микробиология. -1975.- Т. 44.-С. 230

10. Горленко В.М., Бонч-Осмоловская Е.А., Компанцева Е.И., Старынин Д.А. Дифференциация сообществ микроорганизмов в связи с изменениями физико-химических условий в источнике Термофильном// Микробиология.- 1987 Т. 56.- С. 314-321

11. Горленко В.М., Компанцева Е.И., Пучкова Н.Н. Влияние температуры на распространение фототрофных бактерий в термальных источниках // Микробиология.- 1985.- Т. 54. С. 848-853

12. Данилова Э.В. Структурно-функциональная характеристика минеральных источников Восточных Саян: Автореф. дис. канд. биол. наук. Улан-Удэ, 2С01. -23 с.

13. Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. М.: Наука, 1984.- 199 с.15.3аварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы. -М.: Наука, 1972. 323 с.

14. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии.-М.: Наука, 2003.348 с.

15. Заварзин Г.А., Жилина Т.Н., Пикута Е.В. Вторичные анаэробы в галоалкало-фильных сообществах озер Тувы//Микробиология. -1996. -Т. 65. -С. 546-553

16. Ильяшук Б.П. Структурно-функциональные характеристики сообществ макро-зообентоса малых озер юго-запада Карелии: Автореф. дис. канд. биол. наук. СПб., 1994.-18 с.

17. Имшенецкий А.А. Микробиологические процессы при высоких температурах.-М.: Изд. АН СССР, 1953.

18. Кальдерные микроорганизмы / Заварзин Г.А., Карпов Г.А., Горленко и др.; под ред. Заварзина Г.А.- М.: Наука, 1989. 154 с.

19. Каравайко Г.И., Голишина О.В;, Троицкий А.В., Валько-Роман К.М., Головачева Р.С., Пивоварова Т.А. Sulfurococcus yellowstonii sp. nov., новый вид железо- и сероокисляющих термоацидофильных архебактерий// Микробиология." 1994.- Т. 63.- С. 668-682

20. Кевбрина М.В., Охапкина А.А., Ахлынин Д.С., Кравченко И.К., Ножевникова А.Н., Гальченко В.Ф. Рост мезофильных метанотрофов при низких температурах// Микробиология. -2001. -Т. 70. -С. 444-451

21. Компанцева Е. И., Горленко В.М. Фототрофные сообщества в некоторых термальных источниках озера Байкал// Микробиология.- 1988.- Т. 57.- С. 841-846

22. Коржинский Д.С. Режимы кислотности послемагматических растворов // Изд. АН СССР. Сер. геол.- 1957. №12.- С. 3-12

23. Кузнецов С.И., Дубинина Т.А. Методы изучения водных микроорганизмов.- М.: Наука, 1989.- 288 с.

24. Кузнецов С.Н., Романенко В.И. Микробиологическое изучение внутренних водоемов.-М.: Изд. АН СССР, 1963.-С. 114-121

25. Куликов Г.В., Жевлаков А.В., Бондаренко С.С. Минеральные лечебные воды СССР: справочник.- М.: Недра, 1991. 399 с.29;Левич А.П; Структура экологических сообществ. М.: Изд-во МГУ, 1980. -182 с.

26. Логачев Н.А., Хромовских B.C., Никонов А.А. Современная динамика литосферы континентов. Подвижные пояса. М.: Недра, 1995. — 560 с.

27. Логинова Л.Г., Головачева Р.С., Егорова Л.А. Жизнь микроорганизмов при высоких температурах. -М.: Наука, 1966.- 265 с.

28. Логинова Л.Г., Егорова Л.А. Новые формы термофильных бактерий. М.: Наука, 1977. - 175 с.

29. Ломоносов И.С., Кустов Ю.И., Пиннекер Е.В. Минеральные воды Прибайкалья. Иркутск: Вост.-Сиб. книжн. изд., 1977. -233 с.34:Методы общей бактериологии в 3-х т.: пер. с англ./ Под. редакцией Ф.Герхардта и др. т.З, М.: Мир, 1984 264 с.

30. Минеральные воды южной части Восточной Сибири/ под ред. Ткачука З.Г., Толстихина Н.И.- М.: Изд. АН СССР, 1961.- 1т., 2т. 346 е., ,181с.

31. Намсараев З.Б. Микробные сообщества щелочных гидротерм: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 2003. - 23 с.

32. Перт С.Д. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978.-332 с.

33. Пименова М.Н., Грчушкина Н.И;, Азова А.Г. Руководство к практическим занятиям по микробиологии (малый практикум).- М.: Изд. МГУ, 1971.- 133 с.

34. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. М.: Недра, 1970.-120 с.

35. Светличный В.А., Соколова Т.Г., Герхардт М., Заварзин Г.А. Новая группа анаэробных термофильных карбоксидобактерий, выделяющих водород // Докл. АН СССР. 1990.-Т. 34.- С. 742-744

36. Слободкин А.И., Заварзина Д.Г., Соколова Т.Г., Бонч-Осмоловская Е.А. Дисси-миляционное восстановление неорганических акцепторов электронов термофильными анаэробными прокариотами // Микробиология. -1999.- Т. 68.- С. 600622.

37. Старынин Д.А., Намсараев Б.Б., Бонч-Осмоловская Е.А., Качалкин В.И., Пропп Л.И. Микробиологические процессы в донных осадках озера Грин острова Рауль (острова Кермандек, Тихий океан)//Микробиология.-1994.-Т.64.-С.264-269

38. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Т.И. Практикум по микробиологии. -М.: Колос, 1979.-216 с.

39. Храпцова Г.И., Цаплина И.А., Серегина JI.M., Логинова Л.Г. Термофильные бактерии горячих источников Бурятии.// Микробиология. -1984.- Т. 53. -С. 137141

40. Юрков В.В., Горленко В.М. Экофизиологические особенности фототрофных микроорганизмов микробных сообществ Болыиереченских термальных источников//Микробиология.- 1992.- Т. 61.- С. 115

41. Юрков В.В., Горленко В.М. Новый штамм RB-5 пурпурной несерной бактерии Rhodopseudomonas blastica, выделенный из сульфидного термального источника// Микробиология.- 1989.- Т. 58. С. 103

42. Юрков В.В., Горленко В.М:, Митюшина Л.Л., Старынин Д.А. Влияние лимитирующих факторов на структуру фототрофных сообществ в Болыиереченских термальных источниках// Микробиология.- 1991.- Т. 60.- С. 129

43. Adamovich V.V., Zotina Т.A., Degermendzhy A.G. Interection coefficients in the Lake Shira algal-bacterial community// Aquatic Ecology.- 2002. -V. 36.-P. 261-270

44. Adams M.R., Little C.L., Easter M.C. Modelling the effect of pH, acidu-lant and temperature on the growth rate of Yersinia enterocolitica II J. Appl. Bacteriol.,- 1991.- V. 71.- P. 65-71

45. Ash C., Farrow J.A.E., Wallbanks S., Collins M.D. Phylogenetic heterogeneity of the genus Bacillus revealed by comparative analysis of snailsubunit-ribosomal RNA sequences.// Lett. Appl. Microbiol.- 1991.- V. 13- P. 202-206

46. Blank, C.E., Cady S. L., Pace N.R. Microbial composition of near-boiling silica-depositing thermal springs throughout Yellowstone National Park.// Appl. Environ. Microbiol.- 2002. -V. 68.- P.5123-5135

47. Blotevogel K.H., Fisher U., Mocha M., Jannsen S. Methanobacterium thermoalkaliphilum spec, nov., a new moderately alkaliphilic and thermophilic autotrophic methanogen.// Arch. Microbiol.- 1985,- V. 142.- P. 211217

48. Brock T.D. Thermophilic microorganisms and life at high temperatures. New York: Springer-Verlag, 1978.

49. Carreto L., Moore E., Nobre M.F., Wait R., Riley W., Sharp R.J., Da Costa M:S. Rubrobacter xylanophilus sp. nov., a new thermophilic species isolated from a thermally polluted effluent. // Int. J. Syst. Bacterid.-1996,- V. 46.- P: 460-465

50. Chung A.P., Rainey F.A., Valente M., Nobre M.F., da Costa M;S. Ther-musigniterrae sp. nov. and Thermus antranikianii sp. nov., two new species from Iceland.//Int.J. Syst. Evol. Microbiol.- 2000.- V.50.- P. 209-217

51. DeBlois S., Weigel J. Cellulolytic vestiges of the xylanase activity in a new strictly xylanolytic thermophile Clostridium sp. // Biotechnol. Lett.-1995-V. 17.-P. 89-94

52. Demharter W., Hensel R. Bacillus thermocloaceae sp. nov. , a new thermophilic species from sewage sludge// Syst. Appl. Microbiol. 1989.- V. 11.-P. 272

53. Demharter W., Hensel R. Bacillus thermocloaceae sp. nov., a new thermophilic species from sewage sludge.// Syst. Appl. Microbiol.-1989.- V. 11.- P. 272-276

54. Demharter W., Hensel R., Smide J., Stackebrandt E. Sphaerobacter ther-mophilus sp. nov., a deeply rooted member of the Actinomycetes subdivisioni, isolated from thermophilically treated sewage sludge.// Syst. Appl. Microbiol.- 1989.- V. 11.- P. 261-266

55. Engle M., Li Y., Woese C., Wiegel J. Isolation and characterization of a novel alkalitolerant thermophile, Anaerobranca horikoshii gen. nov. sp. nov.// Int. J. Syst. Bacteriol.-1995.- V. 45.- P. 454-461

56. Giovannoni S., Schabtach E., Castenholz R.W. Isosphaera pallida, gen. and comb, nov., a gliding, budding eubacterium from hot springs. // Arch. Microbiol.- 1987.- V. 147.- P. 276-284

57. Godfroy A., Meunier J.R., Guezennec J., Lesongeur F., Raguenes G.,

58. Rembault A., Barbier G. Thermococcus fumicolans sp. nov., a new hyper-thermophilic archeaon isolated from a deep-sea hydrothermal vent in the north Fiji Basin.// Int. J. Syst. Bacterid.- 1996.- V. 46.- P. 1113-1119

59. Grant W.D., Mwatha W.E., Jones B.E. Alkaliphiles: ecology, diversity, and applications.// FEMS Microbiol. Rev.- 1990.- V. 75.- P. 255-270

60. Groth I., Schuman P., Rainey F.A., Martin K., Schuetze В., Augsten К. Bogoeriella caseilytica gen. nov., sp. nov., a new alkaliphilic actinomycete from a soda lake in Africa. // Int. J. Syst. Bacteriol. -1997. -V. 47.-P. 788-794

61. Heinen U.J., Heinen W. Characteristics and properties of a caldoactive bacterium producing extracellular enzymes and 2 related strains.// Arch. Microbiol.- 1972.- V. 82.- P. 1-23

62. Heinen W., Lauwers, A.M., Mulders, J.W.M. Bacillus flavothermus, a newly isolated facultative thermophile.//Antonie van Leeuwenhoek.- 1982.-V.48.- P. 265

63. Hiraishi A., Umezawa Т., Yamamoto H., Kato K., Maki Y. Changes in quinone profiles of hot spring microbial mats with a thermal gradient.// Appl. Environ. Microbiol.- 1999.- V. 65.- P. 198-205

64. Hjorleifsdottir S., Skrinisdottir S., Hreggvidsson G.O., Hoist O., Kritjans-son.J.K. Species composition of cultivated and noncultivated bacteria from short filaments in an Icelandic hot spring at 88°C. // Microbial Ecology-2001.- V. 42.- P. 117-125

65. Huber H., Stetter K.O. Hyperthermophiles and their possible potential in biotechnology.// Journal of Biothechnology- 1998.- V. 64.- P.39-52

66. Huber R., Kristjansson J.K., Stetter K.O. Pyrobaculum gen. nov., a new genus of neutrophilic, rod-shaped archaebacteria from continental solfataras growing optimally at 100°C.// Arch. Microbiol.-1992.- V. 149.- P. 95-101

67. Hugenholtz P., Pitulle C., Hershberger K.L., Pace N.R. Novel division level bacterial diversity in a Yellowstone hot spring.// J. Bacteriology- 1998.-V. 180.- P. 366-376

68. Ivanova M.B., Bul'on V.V., Nikitina V.N. et al. Limnological characteristics of natural acidic lakes in north-west of Russia // Rus. J. Aquat. Ecol.-1993.- V. 2.- P.81-90.

69. Jackson Т.J., Ramaley R.F., Meinschein W.G. Thermomicrobium, a new genus of extremely thermophilic bacteria.// Int. J. Syst. Bacterid.- 1973. V. 23.-P. 28-36

70. Keller M., Braun F.J., Dirmeier R., Hafenbradl D., Burggraf S., Rachel R., Stetter K.O. Thermococcus alcaliphilus sp. nov., a new hyperthermophilic.ar-chaeum growing on polysulfide at alkaline pH.// Arch. Microbiol.-1995.- V. 16.- P. 390-395

71. Klaushofer H., Hollaus F. Zur Taxonomie der Hochthermophilen, in Zuck-♦ erfabrikssaften Vorkommenden aeroben Sporenbildner// Z. Zuckennd.1970.-V. 20.- P. 465-

72. Li Y, Mandelco L, Wiegel J Isolation and characterization of a moderately thermophilic anaerobic alkaliphile, Clostridium paradoxum, sp. nov. //Int J Syst Bacterid.- 1992.- V. 43.- P. 450-460

73. Li Y., Engle M., Mandelco L., Wiegel J. Clostridium thermoalcaliphilwn sp. nov., an anaerobic and thermotolerant facultative alkaliphile.// Int. J. Syst. Bacterid.-1994.- V. 44.- P. 111-118

74. Lowe S.E., Jane M.K., Zeikus J.G. Biology, ecology and biotechnolocucal applications of anaerobic bacteria adapted to environmental stresses in temperature, pH, salinity, or substrates // Microbiol. Rev.-1993.- V. 57.- P. 451509

75. Lowry О.U., Rosenbrough N.JM Farr A.L., Randall R. J. Protein measurement with folin phenol reagent// J. Biol. Chem.- 1951.- V. 193. -P: 265-275.

76. Manachini P.L., Fortuna M.G., Parini C., Craveri R. Bacillus thermoruber sp. nov., nom. Rev., a red pigmented thermophilic bacterium// Int. J. Syst. Bacterid.- 1985.- V.35.- P. 493

77. Mathrani I.M., Boone D.R., Mah R.A., Fox G.E., Lau P.P. Methanohalo-philus zhilinae sp. nov., an alkaliphilic, halophilic, methilotrophic methaiio-gen.// Int. J. Syst. Bacteriol.- 1988.- V. 38.- P. 139-142

78. Munster M.J., Munster A.P., Woodrow J.R., Sharp R.J. Isolation and preliminary taxonomic studies of Thermus straines isolated from Yellowstone National Park, USA.//J. Gen: Microbiol.- 1986.- V. 132.- P. 1677-1683

79. Nazina T.N., Ivanova A.E., Borzenkov I.A., Belyaev S.S., Ivanov M.V. Occurence and geochemical activity of microorganisms in high-temperature water-flooded oil fields of Kazakhstan and Western Siberia// Geomicrobiol-ogy.- 1995.-V.13.-P.181-192

80. Pace N.R. A molecular view of microbial diversity and the biosphere.// Science.- V. 276.- P. 734-740

81. Pace N.R. New perspective on the natural microbial world: molecular microbial ecology.// ASM News- V. 62.- P. 463-470

82. Pfennig N., Lippert K.D. Uber das vitamin В12 Bedurfnis phototropher Schwefelbakterien // Arch. Microbiol.- 1966.- V. 55.- P. 179-189

83. Pierson B.K., Castenholz R.W. A phototrophic gliding filamentous bacterium of hot springs, Chloroflexus aurantiacus, gen. and sp. nov.// Arch. Microbiol.- 1974.- V. 100.- P. 5-25

84. Ratkowsky, D.A., R.K. Lowry, Т.А. Meekin, A.N. Stokes and R.E. Chandler. Model for bacterial culture growth rate throughout the entire biokinetic temperature rang.//J. Bacteriol.- 1983.- V. 154.-P: 1222-1226

85. Reysenbach A.L., Ehringer M., Hershberger K. Microbial diversity at 83°C in Calcite Springs, Yellowstone National Park: another environment where the Aquiflcales and "Korarchaeota" coexist.// Extremophiles- 2000.- V. 4:- P. 61-67

86. Scholz Т., Demharter W., Hensel R., Kandler O. Bacillus pallidus sp. nov., a new thermophilic species from sewage.// Syst. Appl. Microbiol.-1987.-V. 9.-P. 91-96

87. Scholz Т., Demharter W., Hensel R., Kandler O. Bacillus pallidus sp. nov. A new thermophilic species from sewage// Syst. Appl. Microbiol. 1987.- V. 9.-P. 91

88. Sharp R. J., Bown K. J., Atkinson A. Phenotypic and genotypic characterisation of some thermophilic species of Bacillus// J. Gen. Microbiol.- 1980.-V. 117. -P. 1

89. Stetter К. O. Hyperthermophilic prokaryotes.// FEMS Microbiol. Rev.-1996.-V. 18.-P. 149-158

90. Stetter K.O. Hyperthermophilic procaryotes // FEMS Microbiol. Rev.-1996.-V. 18.- P. 149-158

91. Suzuki Y., Kishiigami Т., Inoue K., Mizoguchi Y., Eto N., Takagi M. Abe S. Bacillus thermoglucosidasius sp. nov., a new species of obligately thermophilic Bacilli// Syst. Appl. Microbiol. 1983.- V. 4.- P. 487

92. Truper H.G., Schlegel H.G. Sulfur metabolism in Thiorhodaceaell Antonie van Leeuwenhoek.- J. Microbiol.- 1964.- V. 30.-P. 225

93. Ward D. M., Ferris M.J., Nold S.C., Bateson M.M. A natural view of microbial biodiversity within hot spring cyanobacterial mat communities.// Microbiol. Mol. Biol. Rev.- 1998.- V. 62.- P. 1353-1370

94. Ward D.M. Thermophilic metanogenesis in a hot spring algal-bacterial mat (71-30 °C) //Appl. Environ. Microbiol.- 1978.- V. 35.- P. 1019-1026

95. Ward D.M., Olson G. D. Terminal processes in the anaerobic degradation of an algal-bacterial mat in a high sulfate hot spring // Appl. Environ. Microbiol.- 1980.- V. 40.- P. 67-74

96. Ward D.M., Santegoeds C.M;, Nold S.C., Ramsing N.B., Ferris M.J., Bateson M.M. Biodiversity within hot spring microbial mat communities: molecular monitoring of enrichment cultures.// Antonie Van Leeuwenhoek.-1997.- V. 71.- P. 143-150

97. Wiegel J. Anaerobic akalithermophiles, a novel group of extremophiles.// Extremophiles-1998.- V.2.- P. 257-267

98. Wiegel J. Anaerobic alkalithermophiles, a novel group of extremo-philes.//Extremophiles- 1998.- V. 2.- P. 257-267

99. Wiegel J. Temperature spans for growth: a hypothesis and discussion. //FEMS Microbiol. Rev.- 1990.- V.75.- P. 155-170

100. Wiegel J., Ljundgahl L.G. Thermoanaerobacter ethanolicus gen. nov., spec, nov., a new, extreme thermophilic, anaerobic bacterium. //Arch. Microbiol.- 1982.- V. 128.- P. 343-348

101. Wijetzes, Т., McClure P.J., Zwietering M.H., Roberts T.A. Modelling bacterial growth of Listeria monocytogenes as a function of water activity, pH and temperature.// Int. J. Microbiol.-1993.-V.18.- P. 139-149

102. Wolf J., Sharp R.J. Taxonomic and related aspects of thermophiles within the genus Bacillus in The Aerobic-Endospore Forming Bacteria. Berkly R.C.W., Goodfellow M., Eds., Society for General Microbiology Symposium, Academic Press, London, 1981.

103. Yamamoto H., Hiraishi A., Kato K., Chiura H.X., Maki Y., Shimizu A. Phylogenetic evidence for the exictence of novel thermophilic bacteria и* hot spring sulfur-turf microbial mats in Japan. Appl. Environ. Microbiol.- 1998.-V. 64.- P. 1680-1687

104. Zarilla K.A., Perry J.J. Bacillus thermoleovorans sp. nov., a species of ob-ligately thermophilic hydrocarbon utilising endospore-forming bacteria// Syst. Appl. Microbiol. 1987.- V. 9.- P. 258

105. Zeikus J.G., Wolfe R.S. Methanobacterium thermoautotrophicus sp. nov., an anaerobic, autotrophic, extreme thermophile.// J. Bacteriol.- 1972.- V. 109 P.707-713