Microbiological Characteristics of Three Stratified Lakes in the Nizhny Novgorod Region

V. M. Gorlenko; Горленко В. М.; M. B. Vainshtein; Вайнштейн М. Б.

doi:10.31857/S0026365622600699

Микробиологическая характеристика трех стратифицированных озер Нижегородской области

Авторы: Горленко В.М.¹, Вайнштейн М.Б.²
Учреждения:
1. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН
2. Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина, ФИЦ Пущинский научный центр биологических исследований РАН
Выпуск: Том 92, № 2 (2023)
Страницы: 160-170
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journal-vniispk.ru/0026-3656/article/view/138158
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365622600699
EDN: https://elibrary.ru/AUHIAU
ID: 138158

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Были исследованы три карстовых озера в Нижегородской области: Старопустынские озера Свято и Залив Некрасова, а также оз. Светлояр. Изученные озера относятся к мезотрофно-евтрофному полигумозному типу, отличаются устойчивой стратификацией с признаками меромиксии. Их водная толща разделена на аэробную и анаэробную зоны, придонная вода содержит сульфид. В Старопустынских озерах также присутствовали соединения Fe(II). В оз. Залив Некрасова в миксолимнионе отмечены высокая скорость оксигенного фотосинтеза, до 1.2 мкг С л^–1 сут^–1, а также максимум аноксигенного фотосинтеза в хемоклине (0.030‒0.706 мкг С л^–1 сут^–1) на глубине 1.5‒2.5 м. Пик темновой ассимиляции углекислоты (0.146 мкг С л^–1 сут^–1) приходился на глубину 1.5 м в зоне оксиклина. В озерах Залив Некрасова и Свято на границе проникновения света обнаружены аноксигенные фототрофные бактерии (АФБ). Преобладали зеленые серобактерии с короткими клеточными выростами – “Ancalochloris sp.”. Встречались также консорциумы “Chlorochromium aggregatum” и нитчатые хлоробактерии “Chloronema giganteum”, в чехлах которых накапливаются соли окисного железа. В Старопустынских озерах различные морфотипы железобактерий образовывали скопления в микроаэробной зоне. В оз. Светлояр хемоклин находился на глубине 16 м за пределами фотической зоны, поэтому условий для развития АФБ не было. В этих условиях в исследованных озерах основную роль в аэробном окислении серных соединений в зоне хемоклина играли гетеротрофные аэробные бактерии.

Ключевые слова

стратифицированные карстовые озера, круговорот серы и железа, аноксигенные фототрофные бактерии, сероокисляющие гетеротрофные бактерии, железобактерии

Об авторах

В. М. Горленко

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vgorlenko@mail.ru
Россия, 119071, Москва

М. Б. Вайнштейн

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина, ФИЦ Пущинский научный центр биологических исследований РАН

Email: vgorlenko@mail.ru
Россия, 142290, Московская обл., Пущино

Список литературы

Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 272 с.
Alekin O.A., Semenov A.D., Skopintsev B.A. Guide to the Chemical Analysis of Land Waters. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1973. 272 p. (in Russian)
Баянов Н.Г., Никишин В.И. Светлояр. По следам былых экспедиций // Нижний Новгород, Комитет охраны природы и управления природопользованием Нижегородской области. 2005. 152 с.
Bayanov N.G., Nikishin V.I. Svetloyar. In the footsteps of erstwhile expeditions // Nizhny Novgorod, Committee for Nature Protection and Environmental Management of the Nizhny Novgorod Region. 2005. 152 p. (in Russian)
Вайнштейн М.Б. Окисление сероводорода тионовыми бактериями // Микробиология. 1977. Т. 46. С. 1114‒1116.
Vainshtein M.B. Oxidation of hydrogen sulfide by thionic bacteria. // Microbiology (Moscow). 1977. V. 46. P. 988‒999.
Вайнштейн М.Б. Распространение тионовых бактерий в озерах // Микробиологические и химические процессы деструкции органического вещества в водоемах / Под ред. Романенко В.И., Скопинцева Б.А. Л.: Наука, 1979. С. 115‒128.
Vainshtein M.B. Distribution of thionic bacteria in lakes // Microbiological and Chemical Processes of Destruction of Organic Matter in Water Bodies / Eds. Romanenko V.I., Skopintsev B.A. L.: Nauka, 1979. P. 115‒128. (in Russian)
Горленко В.М., Вайнштейн М.Б., Чеботарев Е.Н. Бактерии круговорота серы и железа в низкосульфатном меромиктическом озере Кузнечиха // Микробиология. 1980. Т. 49. С. 804‒812.
Gorlenko V.M., Vainshtein M.B., Chebotarev E.N. Bacteria of the sulfur and iron cycle in the low sulfate meromictic lake Kuznechikha // Microbiology (Moscow). 1980. V. 49. P. 653‒659.
Горленко В.М., Локк С.И. Вертикальное распределение и особенности видового состава микроорганизмов некоторых стратифицированных озер Эстонии // Микробиология. 1979. Т. 48. С. 351‒359.
Gorlenko V.M., Lokk S.I. Vertical distribution and species composition of microorganisms in some stratified lakes in Estonia // Microbiology (Moscow). 1979. V. 48. P. 283‒351.
Дубинина Г.А., Горленко В.М. Новые нитчатые скользящие зеленые бактерии с газовыми вакуолями // Микробиология. 1975. Т. 44. С. 511‒517.
Dubinina G.A., Gorlenko V.M. New filamentous gliding green bacteria with gas vacuoles // Microbiology (Moscow). 1975. V. 44. P. 511‒517. (in Russian)
Дубинина Г.А., Сорокина А.Ю. Нейтрофильные литотрофные железоокисляющие прокариоты и их участие в биогеохимических процессах цикла железа // Микробиология. 2014. Т. 83. С. 127–142.
Dubinina G.A., Sorokina A.Yu. Neutrophilic lithotrophic iron-oxidizing prokaryotes and their participation in the biogeochemical processes of the iron cycle // Microbiology (Moscow). 2014. V. 83. P. 1–14.
Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 1989. 288 с.
Kuznetsov S.I., Dubinina G.A. Methods for Studying Aquatic Microorganisms. M.: Nauka, 1989. 288 p. (in Russian)
Лаптева Н.А., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Микробиологическая характеристика некоторых карстовых озер Горьковской области // Гидробиол. журн. 1985. Т. 21. № 2. С. 61‒68.
Lapteva N.A., Dubinina G.A., Kuznetsov S.I. Microbiological characteristics of some karst lakes in the Gorky region // Hydrobiol. J. 1985. V. 21. № 2. P. 61‒68. (in Russian)
Рогозин Д.Ю. Меромиктические озера Северо-Минусинской котловины: закономерности стратификации и экология фототрофных серных бактерий. Красноярск: КНЦ СО РАН, 2019. 241 с.
Rogozin D.Yu. Meromictic Lakes of the North Minusinsk Basin: Regularities of Stratification and Ecology of Phototrophic Sulfur Bacteria. Krasnoyarsk: KSC SB RAS, 2019. 241 p. (in Russian)
Сорокин Д.Ю. Окисление неорганических серных соединений облигатно хемолитотрофными бактериями // Микробиология. 2003. Т. 72. С. 725‒739.
Sorokin D.Yu. Oxidation of inorganic sulfur compounds is obligatory by chemolithotrophic bacteria // Microbiology (Moscow). 2003. V. 72. P. 641‒653.
Bura-Nakic E., Viollier E., Jezequel D., Thiam A., Ciglenecki I. Reduced sulfur and iron species in anoxic water column of meromictic crater Lake Pavin (Massif Centre France) // Chem. Geol. 2009. V. 266. P. 320–326.
Canfield D.E., Poulton S.W., Knoll A.H., Narbonne G.M., Ross G., Goldberg T., Strauss H. Ferruginous conditions dominated later Neoproterozoic deep-water chemistry // Science. New Series. 2008. V. 321. P. 949–952.
Crowe S.A., Maresca J.A., Jones C., Strum A., Henny C., Fowle D.A., Cox R.P., Delong E.F., Canfield D.E. Deep-water anoxygenic photosythesis in a ferruginous chemocline // Ge-obiology. 2014. V. 12. P. 322–339.
Gorlenko V.M. Ecological niches of green sulfur and gliding bacteria // Green Photosynthetic Bacteria / Eds. Olson J.M., Ormerod J.G., Amesz J., Stackebrandt E., Truper H.G. N.Y.: Plenum, 1988. P. 257–267.
Gorlenko V.M., Dubinina G.A., Kuznetsov S.I. The Ecology of Aquatic Microorganisms. Stuttgart: E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung, 1983. 252 p.
Hamilton T.L., Bovee R.J., Thiel V., Sattin R., Mohr W., Schaperdoth I., Vogl K., Gilhooly W.P., Lyons T.W., Tomsho L.P., Schuster S.C., Overmann J., Bryant D.A., Pearson A., Macalady J.L. Coupled reductive and oxidative sulfur cycling in the phototrophic plate of a meromictic lake // Geobiology. 2014. V. 12. P. 451–468.
Hegler F., Posth N.R., Jiang J., Kappler A. Physiology of phototrophic iron(II)-oxidizing bacteria: implications for modern and ancient environments // FEMS Microbiol. Ecol. 2008. V. 66. P. 250–260.
Heising S., Richter L., Ludwig W., Schink B. Chlorobium ferrooxidans sp. nov., a phototrophic green sulfur bacterium that oxidizes ferrous iron in coculture with a “Geospirillum” sp. strain // Arch. Microbiol. 1999. V. 172. P. 116‒124.
Hutt L.P. Taxonomy, physiology and biochemistry of the sulfur Bacteria // Ph.D. Theses. Plymouth: University of Plymouth, 2017. 300 p. https://pearl.plymouth.ac.uk/handle/10026.1/8612
Lambrecht N., Stevenson Z., Sheik C.S., Pronschinske M.A., Tong H., Swanner E.D. “Candidatus Chlorobium masyuteum”, a novel photoferrotrophic green sulfur bacterium enriched from a ferruginous meromictic lake // Front. Microbiol. 2021. V. 12. Art. 695260.
Poulton S.W., Canfield D.E. Ferruginous conditions: a dominant feature of the ocean through Earth’s history // Elements. 2011. V. 7. P. 107–112.
Savvichev A.S., Kokryatskaya N.M., Zabelina S.A., Rusanov I.I., Zakharova E.E., Veslopolova E.F., Lunina O.N., Patutina E.O., Bumazhkin B.K., Gruzdev D.S., Sigalevich P.A., Pimenov N.V., Kuznetsov B.B., Gorlenko V.M. Microbial processes of the carbon and sulfur cycles in an ice-covered, iron-rich meromictic Lake Svetloe (Arkhangelsk region, Russia) // Environ. Microbiol. 2017. V. 19. P. 659‒672.
Sorokin Y.I., Kadota H. Techniques for the assessment of microbial production and decomposition in fresh waters // IBP Handbook no. 23. Oxford, UK: Blackwell Scientific Publications, 1972. 112 p.
Straub K.L., Rainey F.A., Widdel F. Rhodovulum indosum sp. nov and Rhodovulum robiginosum sp. nov., two new marine phototrophic ferrous-iron-oxidizing purple bacteria // Int. J. Syst. Bacteriol. 1999. V. 49. P. 729–735.
Van Gemerden H., Mass J. Ecology of phototrophic sulfur bacteria // Anoxygenic Photosynthetic Bacteria / Eds. Blankenship R.E., Madigan M.T., Bauer C.E. Netherlands, Kluwer Academic Publishers, 1995. P. 49–85.
Walter X.A., Picazo A., Miracle M.R., Vicente E., Camacho A., Aragno M., Zopfi J. Phototrophic Fe(II)-oxidation in the chemocline of a ferruginous meromictic lake // Front. Microbiol. 2014. V. 5. Art. 713.
Widdel F., Pfennig N. Studies on dissimilatory sulfate-reducing bacteria that decompose fatty acids // Arch. Microbiol. 1981. V. 129. P. 395–400.
Widdel F., Schnell S., Heising S., Ehrenreich A., Assmus B., Schink B. Ferrous iron oxidation by anoxygenic phototrophic bacteria // Nature. 1993. V. 362. P. 834–836.