Садчиков А.П.

Международный биотехнологический центр МГУ им. М.В.Ломоносова

119991, Москва, Ленинские горы, дом 1, корп. 12.

E-mail: aquaecotox@yandex.ru

// Материалы по флоре и фауне Республики Башкортостан. 2016. № 13.С. 49-55.

Резюме. Низкомолекулярные соединения потребляются всей биотой толщи воды, в первую очередь бактериями и водорослями. Высокомолекулярные соединения требуют предварительного гидролиза экзоферментами, поэтому спектр потребителей значительно уже; они  потребляются в основном бактериями.

Ключевые слова. Водоросли, бактерии, растворенное органическое вещество, РОВ, литические ферменты, гетеротрофная активность.

   Основная масса легкоусвояемого  растворенного органического вещества (РОВ) формируется за счет прижизненных и посмертных выделений организмов, в первую очередь водорослей. Низкомолекулярные фракции РОВ потребляются всей биотой независимо от способности экскретировать в среду литические ферменты. Высокомолекулярные соединения требуют предварительного гидролиза, поэтому спектр организмов-потребителей значительно уже (Макаров и др., 1991; Максимова, Горская, 1980; Садчиков и др., 1995).

Потребителями РОВ природных водоемов является фито-и бактериопланктон. Несмотря на то, что основным источником получения энергии водорослями является фотосинтез, однако хорошо известна их способность потреблять органические вещества. Причем в некоторых случаях они выступают конкурентами бактерий (Гусев, Никитина, 1979;  Каниковская, Садчиков, 1984, 1985; Садчиков, Куликов, 1992; Садчиков, Макаров, 1997).

   Методика. Работы проводили на Можайском водохранилище. Отбор проб осуществляли в слоях 0-3 м, 5-7 м, 9-11 м и 14-7 м. На каждом горизонте пробы отбирали через каждые 0,5 м, сливали в емкость и отделяли зоопланктон фильтрацией воды через газ № 76. В каждой пробе определяли численность и видовой состав фитопланктона, численность бактериопланктона (Садчиков, 1997).

Воду, в которой находились водоросли и бактерии, разливали по склянкам и добавляли в каждую из них меченые по углероду вещества (гидролизат хлореллы, глюкозу, лейцин, бикарбонат натрия). Затем склянки экспонировали в течение 8 ч. После окончания экспозиции пробы фиксировали 40%-ным формалином и фильтровали через мембранные фильтры. Для отделения водорослей использовали фильтры с порами размером 1,5 мкм, бактерий – 0,2 мкм. Радиоактивность фильтров анализировали на сцинтилляционном счетчике “Mark-2”. Скорость потребления меченых по углероду веществ водорослями и бактериями рассчитывали по формуле, описанной в методическом руководстве (Романенко, Кузнецов, 1974). Удельную скорость потребления фито-и бактериопланктоном гидролизата хлореллы, глюкозы, лейцина, бикарбоната натрия рассчитывали на 1 мг сырой массы учтенных групп планктона. Гидролизат хлореллы готовили по методике, описанной Ю.И.Сорокиным (Сорокин, 1970).

   Результаты исследований. Наблюдения показали, что фитопланктон Можайского водохранилища в течение вегетационного сезона потреблял меченые по ¹⁴С глюкозу и аланин более интенсивно, чем бактериопланктон. На долю водорослей в среднем приходилось 61-72% потребленного РОВ. Меченый по ¹⁴С гидролизат водорослей, в состав которого входили соединения разной молекулярной массы, в основном потреблялся бактериопланктоном, особенно во второй половине лета и осенью. На его долю в среднем приходилось 56-67% потребленного гидролизата. Однако, удельная гетеротрофная активность бактерий (приведенная к единице биомассы) во всех случаях была значительно выше гетеротрофной активности фитопланктона (Садчиков, Куликов, 1990, 1992; Садчиков, Макаров, 2000).

На скорость  потребления органического вещества фито- и бактериопланктоном влияют видовой состав водорослей, распределение их в толще воды, время суток, сезонность и др. Большое значение имеет и качественный состав РОВ, т.к. разные его компоненты потребляются водорослями и бактериями неодинаково.

   В эпилимнионе  водоросли получают энергию в основном за счет фотосинтеза, тогда как в более глубоких слоях, куда не проникает солнечная радиация, – за счет органического вещества. В связи с этим удельная скорость потребления водорослями РОВ на глубинах 9-17 м была несколько выше, чем в слое 0-3 м.

   В воде, отфильтрованной от синезеленых водорослей (цианобактерий), скорость потребления органических веществ бактериями всегда была выше, чем в нефильтрованной воде. Это указывает на отрицательное воздействие метаболитов  синезеленых на физиологические процессы бактериопланктона.  При удалении доминировавших в планктоне диатомовых и динофитовых водорослей гетеротрофная активность бактерий изменялась незначительно по сравнению с аналогичными данными в нефильтрованной воде (Садчиков и др., 1982; Садчиков, Каниковская, 1984).

 

Выводы

1. Природный фитопланктон активно потребляет присутствующие в воде низкомолекулярные органические вещества; в некоторых случаях водоросли являются активными конкурентами бактерий.

2. Высокомолекулярные соединения требуют предварительного гидролиза экзоферментами, после чего они могут потребляться всей биотой. Продуцентами экзоферментов в основном являются бактерии. Выделенные бактериями экзоферменты «подготавливают» органическое вещество для его дальнейшего потребления фито-и бактериопланктоном.

Литература:

Гусев М.В., Никитина К.А. Цианобактерии (физиология и метаболизм). М.: Наука, 1979. – 228 с.

Каниковская А.А., Садчиков А.П.  Изучение сезонных изменения потребления фито-и бактериопланктоном растворенного органического вещества. // Рукопись депонирована в ВИНИТИ, 25.04.1984, № 2646-84, 9 с.

Каниковская А.А., Садчиков А.П. Сезонные изменения взаимоотношений фито- и бактериопланктона в толще воды мезотрофного водоема. // Рукопись депонирована в ВИНИТИ, 17.05.1985, № 3360-85, 62 с.

Макаров А.А., Садчиков А.П., Максимов, В.Н. Продукция водорослей разных размерных групп и прижизненное выделение РОВ фитопланктонным сообществом. – Гидробиологический журнал, 1991, т. 27, № 1, с. 3-7.

Максимова И.В., Горская Н.В. Внеклеточные органические продукты  микроводорослей. 1. Химический состав. – Журнал Биологические науки, 1980, № 6, с. 5-21.

Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов. Лабораторное руководство. // Л.: Наука, 1974. – 194 с.

Садчиков А.П., Куликов А.С. Трансформация прижизненно выделенного фитопланктоном органического вещества  бактериальным  сообществом. // Гидробиол. журнал, 1990, т. 26, № 6, с. 13-16.

Садчиков А.П., Куликов А.С. Утилизация посмертных выделений фитопланктона бактериальным сообществом. // Гидробиол. журнал, 1992, т. 28, № 5, с. 16-21.

Садчиков А.П., Куликов А.С. Утилизация прижизненных и посмертных выделений Chlorella vulgaris бактериальным сообществом.  // Журнал Биологические науки, 1992, № 7, с. 29-36.

Садчиков  А.П.  Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- и бактериопланктона : На примере водоемов Подмосковья: Автореферат дисс. … доктора биологических наук: 03.00.18 / МГУ им. М.В.Ломоносова. – Москва, 1997. – 53 с.

 Садчиков А.П., Макаров А.А., Максимов В.Н. Продукция размерных групп фитопланктона в трех водоемах разной трофности. – Гидробиол. журнал, 1995, т. 31, № 6, с. 44-53.

Садчиков А.П., Макаров А.А. Прижизненное выделение органического вещества фитопланктоном в трех водоемах разной трофности (методические аспекты). – Гидробиол. журнал, 1997, т. 33, № 2, с. 104-107.

Садчиков А.П., Макаров А.А. Потребление и трансформация низкомолекулярного РОВ фито-и бактериопланктоном в двух водоемах разной трофности. – Водные ресурсы, 2000, т.27, № 1, с. 72-75.

Садчиков А.П., Филиппова Т.Г., Куликов А.С. Влияние фитопланктонного сообщества на численность и продукцию бактерий пелагиали озера Глубокое. – Микробиологический журнал, 1982, т. 44, вып. 1, с. 28-34.

Садчиков А.П., Каниковская А.А. Роль бактериопланктона в деструкции органического вещества Можайского водохранилища. – Микробиологический журнал, 1984, т. 46, вып. 4, с. 10-14.

Сорокин Ю.И. Определение активности гетеротрофной микрофлоры в океане с применением органического вещества, содержащего ¹⁴С. //Микробиология, 1970, том 37, вып. 1, с. 149-156.