Alkaline Phosphatase Activity and Phosphatase-Active Bacteria in Lake Baikal Water Column and Major Tributaries

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Phosphorus is one of the major biogenic elements. Its inflow facilitates eutrophication of lake water. In aquatic ecosystems, phosphorus is present mostly in organic compounds. Ability of aquatic microorganisms to assimilate phosphorus from organophosphorous compounds results from activity of alkaline phosphatases; activity of these enzymes may be an indicator of the state of the ecosystem, phosphate load, and water quality. In the present work, alkaline phosphatase activity (APA) and abundance of phosphatase-active bacteria (PAB) in Lake Baikal pelagic zone and in the mouths of its major tributaries was studied. In the pelagic zone, APA and PAB abundance decreased with depth, indicating that the main processes of phosphate generation occurred in the trophic layer of the lake. In the main tributaries, both APA and PAB abundance were considerably higher than in the pelagic zone. These results indicate active biochemical processes of transformation of organophosphorous compounds occur in the estuarine zones of the rivers. The degradation processes result in regeneration of phosphates, which are completely incorporated in the biological turnover, providing for phytoplankton development.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. Yu. Suslova

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: suslova@lin.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

G. V. Podlesnaya

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: suslova@lin.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

I. V. Tomberg

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: suslova@lin.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

M. V. Sakirko

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: suslova@lin.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

O. I. Belykh

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: suslova@lin.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

References

  1. Максименко С.Ю., Парфенова В.В., Томберг И.В., Синюкович В.Н., Сороковикова Л.М., Поповская Г.И. Активность щелочной фосфатазы и динамика фосфора в дельте реки Селенга // Биология внутренних вод. 2007. № 4. С. 9–14
  2. Родина А.Г. Методы водной микробиологии. М.: Наука, 1968. 362 с.
  3. Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н., Иванов В.Г., Елецкая Е.В., Моложникова Е.В., Башенхаева Н.В., Томберг И.В. Появление биогенных элементов с водами реки Баргузин и их роль в эвтрофировании Баргузинского залива (озеро Байкал) // Метеорология и гидрология. 2022. № 2. С. 75–86.
  4. Sorokovikova L.M., Sinyukovich V.N., Ivanov V.G., Eletskaya E.V., Molozhnikova E.V., Bashenkhaeva N.V., Tomberg I.V. Inflow of biogenic elements with the Barguzin River water and their role in eutrophication of the Barguzin Bay (Lake Baikal) // Russ. Meteorol. Hydrol. 2022. V. 47. P. 123–132.
  5. Сороковикова Л.М., Томберг И.В., Синюкович В.Н., Моложникова Е.В., Елецкая Е.В. Фосфор в воде р. Селенги и его вынос в оз. Байкал в условиях низкой водности // География и природные ресурсы. 2018. Т. 39. № 4. C. 88–94.
  6. Sorokovikova L.M., Tomberg I.V., Sinyukovich V.N., Molozhnikov E.V., Eletskaya E.V. Phosphorus in the Selenga River water and its input to Lake Baikal in conditions of low hydraulicity // Geogr. Nat. Resour. 2018. Т. 39. Р. 343–348.
  7. Хупер Ф. Происхождение и судьба органических соединений фосфора в водных системах // Фосфор в окружающей среде / Под ред. Федоровой М.М.: Мир, 1977. С. 204‒231.
  8. Belykh O.I., Sorokovikova E.G. Autotrophic picoplankton in Lake Baikal: Abundance, dynamics, and distribution // Aquat. Ecosyst. Health. Manage. 2003. V. 6. P. 251–261.
  9. Boavida M., Heath R. Is alkaline phosphatase always important in phosphate regeneration? // Arch. Hydrobiol. 1988. V. 111. P. 507‒518.
  10. Cabello-Yeves P.J., Callieri C., Picazo A., Schallenberg L., Huber P., Roda-Garcia J.J., Bartosiewicz M., Belykh O.I., Tikhonova I.V., Torcello-Requena A., De Prado P.M., Puxty R.J., Millard A.D., Camacho A., Rodriguez-Valera F., Scanlan D.J. Elucidating the picocyanobacteria salinity divide through ecogenomics of new freshwater isolates // BMC Biology. 2022. V. 20. P. 1–24.
  11. Chrost R.J., Overbeck J. Kinetics of alkaline phosphatase activity and phosphorus availability for phytoplankton and bacterioplankton in Lake Plubsee (North German eutrophic lake) // Microb. Ecol. 1987. V. 13. P. 229–248.
  12. Domysheva V., Vorobyeva S., Golobokova L., Netsvetaeva O., Onischuk N., Sakirko M., Khuriganova O., Fedotov A. Assessment of the current trophic status of the Southern Baikal littoral zone // Water. 2023. V. 15. Art. 1139.
  13. Eletskaya E.V., Tomberg I.V. The concentration of mineral and total phosphorus in the coastal water of southeast coast of Lake Baikal // Limnol. Freshwater Biol. 2020. № 4. P. 896–898.
  14. Labry C., Delmas D., Youenou A., Quere J., Leynaert A., Fraisse S., Raimonet M., Ragueneau O. High alkaline phosphatase activity in phosphate replete waters: the case of two macrotidal estuaries // Limnol. Oceanogr. 2016. V. 61. P. 1513–1529.
  15. Martinez J., Azam F. Periplasmic aminopeptidase and alkaline phosphatase activities in a marine bacterium: implications for substrate processing in the sea // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1993. V. 92. P. 89–97.
  16. Miettinen I.T., Vartiainen T., Martikainen P.J. Phosphorus and bacterial growth in drinking water // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V. 63. P. 3242‒3245.
  17. Suslova M.Yu., Sukhanova E.V., Shtykova Yu.R., Podlesnaya G.V., Galachyants A.D., Zimens E.A., Belykh O.I. Distribution and number of cultured bacteria of the phosphorus cycle in the ecosystem of Lake Baikal // Limnol. Freshwater Biol. 2020. № 4. P. 1037–1039.
  18. Wynne D., Bergstein Ben-Dan T. The effect of light and phosphate concentrations on phosphatase activities of the photosynthetic bacterium Chlorobium spp. // Can. J. Microbiol. 1995. V. 41. P. 278–283.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Map of sampling stations (a); The number of FAB and ASF in the water column of the southern, middle and northern basins of the lake. Baikal in June 2021-2023 (b).

Download (298KB)
3. Fig. 2. ASF in the estuary sections of the main tributaries of the lake. Baikal in June 2021-2023.

Download (114KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».