Эколого-микробиологические исследования озера Белого с применением инновационных тест-систем в зимне-весенний период 2015–2016 гг.
- Авторы: Мошарова И.В.1,2, Ильинский В.В.1, Мошаров С.А.2, Акулова А.Ю.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
- Выпуск: Том 46, № 6 (2019)
- Страницы: 621-628
- Раздел: Гидрохимия. Гидробиология, экологические аспекты
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-0596/article/view/18883
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-0596466621-628
- ID: 18883
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В зимне-весенний период 2015–2016 гг. в поверхностном и придонном слоях воды оз. Белого были изучены содержание хлорофилла а, общая численность бактерий, численность бактериальных клеток с активным метаболизмом, численность сапротрофных бактерий. Численность санитарно-показательных микроорганизмов определена впервые с применением тест-систем Петрифильмы (3M™ Petrifilm™). Установлено, что в зимне-весенний период в большинстве случаев воды оз. Белого соответствуют эвтрофному уровню (по содержанию хлорофилла а в воде) и полисапробному статусу (по микробиологическим показателям). По санитарно-микробиологическим показателям озеро относится к чистым — значения общего микробного числа, определенные с помощью тест-систем 3M™ Petrifilm™ Aqua (AQHC), составляли < 1000 КОЕ/мл, а численность бактерий группы кишечной палочки, определенная с помощью тест-систем 3M™ Petrifilm™ Aqua (AQСC), варьировала от 20 до 135 КОЕ/100 мл. Бактерии группы кишечной палочки встречались в основном лишь в придонном слое водной толщи озера. Показано, что при организации эколого-микробиологических исследований особое внимание необходимо уделять придонным горизонтам водоемов.
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Озеро Белое входит в состав Косинского лимнологического комплекса и расположено в черте г. Москвы. Сравнительная близость озера к районам массовой жилой застройки и связанная с этим значительная рекреационная нагрузка на его прибрежную зону позволяют в полной мере изучать последствия антропогенного воздействия на состояние всех звеньев водных экосистем, в том числе бактерио- и фитопланктона.
Бактериопланктон первым из всех групп гидробионтов реагирует на изменения состояния окружающей среды. Связанные с ним микробиологические параметры, такие как общая численность микроорганизмов, численность сапротрофных бактерий, а также численность бактериальных клеток с активным метаболизмом, отражают процессы деструкции органического вещества, происходящие в экосистеме, и широко применяются в биологическом мониторинге [11, 14, 22]. Используется также относительный микробиологический показатель — индекс чистоты воды по С.И. Кузнецову [9, 14] — отношение общей численности бактерий к численности сапротрофных микроорганизмов.
Содержание в воде хлорофилла (Хл) а — основного фотосинтетического пигмента — характеризует особенности развития и пространственного распределения фитопланктона и поэтому включено в перечень основных параметров в системе биологического мониторинга. Изучение сбалансированности функционирования важных компонентов водных биоценозов — бактерио- и фитопланктона — важное направление фундаментальных и прикладных экологических исследований.
Известно, что антропогенное воздействие способно вызывать не только нарушения сбалансированности продукционных и деструкционных процессов в водоеме, но также и изменение его санитарного статуса [8]. Для оценки степени этого воздействия используются различные санитарно-микробиологические параметры, в том числе общее микробное число (ОМЧ) — показатель, отражающий общее содержание мезофильных, аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов; численность бактерий группы кишечной палочки (БГКП), который косвенно характеризует уровень фекального загрязнения водоема [8, 15].
Для быстрой количественной оценки обилия санитарно-показательных микроорганизмов в воде разработаны тест-системы Петрифильмы (3M™ Petrifilm™), которые применяются в настоящее время для анализа питьевой бутилированной воды [12, 15]. Однако до сих пор практически ничего не известно о возможности применения этих тест-систем для учета санитарно-показательных микроорганизмов в природных водоемах, в том числе — испытывающих значительную рекреационную нагрузку.
Цель настоящей работы — эколого-микробиологическое исследование вод оз. Белого в зимне-весенний период 2015–2016 гг., а также оценка возможности использования тест-систем 3M™ Petrifilm™ для учета групп для определения санитарно-микробиологических параметров — общего микробного числа и численности бактерий группы кишечной палочки в водной толще открытых пресноводных водоемов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Озеро Белое имеет площадь 0.2 км2, это самое глубокое (13.5 м) озеро в Косинском лимнологическом комплексе, эвтрофное, содержащее значительное количество растворенного и взвешенного органического вещества. На дне озера имеются отложения сапропеля толщиной до 10 м, а в придонных слоях воды присутствует сероводород [3].
Исследования проводили на станциях с глубинами от 5 до 13 м, расположенных на различном расстоянии от берегов озера. Пробы отбирали из двух горизонтов водной толщи: поверхностного (глубина 0.5–1 м) и придонного (50 см от поверхности дна) в период с декабря 2015 по май 2016 г. ежемесячно, за исключением апреля 2016 г., когда из-за массового таяния льда на озере отбор проб провести не удалось.
В период ледостава пробы воды отбирали из лунки, сделанной во льду с помощью пешни или бура диаметром 20 см. Для отбора проб воды из поверхностного горизонта использовали батометр-бутылку, оснащенную стерильной склянкой объемом 250 мл; из придонного слоя воды пробы отбирали батометром Рутнера. Пробы воды для определения концентраций Хл а помещали в нестерильные непрозрачные пластиковые бутылки объемом 1 л и доставляли в лабораторию в переносной сумке-холодильнике не позднее чем через час после их отбора.
Для определения общей численности (ОЧБ) и морфологического состава бактериопланктона использовали метод эпифлуоресцентной микроскопии с окраской клеток водным раствором флуорохрома акридинового оранжевого [14, 22]. Просчитывали ≥20 полей зрения на каждом фильтре, при этом суммарная численность просчитанных клеток составляла ≥400.
Для учета численности бактерий с активной электронно-транспортной цепью, т.е. активно функционирующих (АФБ), применяли соль тетразолия — 5-циано 2.3-дитолил тетразолиум хлорид (ЦТХ). Рабочий раствор ЦТХ готовили согласно [22]. Пробы воды инкубировали с ЦТХ в течение 4 ч при температуре, близкой к in situ. Долю АФБ в составе гетеротрофного бактериоценоза рассчитывали в процентах от ОЧБ.
Численность сапротрофных бактерий (СБ) определяли с помощью метода предельных разведений с использованием жидкой модифицированной среды Зобелла 2216Е [14] без NaCl, посевы инкубировали в течение недели при комнатной температуре (20°С). Для расчета наиболее вероятного количества микробных клеток в 1 мл воды использовали таблицы Мак-Креди.
Для определения ОМЧ и численности БГКП применяли тест-системы 3M™ Petrifilm™ Aqua [12, 17]. Петрифильмы содержат специальные индикаторы и элективные субстраты, облегчающие учет выросших колоний микроорганизмов. Для определения ОМЧ на подложку 3M™ Petrifilm™ Aqua (AQHC), предназначенную для подсчета гетеротрофных микроорганизмов, в стерильных условиях методом прямого посева наносили по каплям 1 мл исследуемой пробы воды. Посевы инкубировали в течение 48 ч при температуре 37°С, после чего учитывали количество образовавшихся колоний. Для учета численности БГКП применяли Петрифильмы 3M™ Petrifilm™ Aqua (AQСC). Пробу воды в объеме 20 мл фильтровали через стерильный мембранный фильтр с размером пор 0.2 мкм, затем фильтр накладывали на подложку Петрифильма, предварительно активированную стерильной водой. Инкубацию посевов проводили при температуре 37°С в течение 48 ч, затем учитывали количество образовавшихся колоний.
Определение концентрации Хл а в воде проводили флуориметрическим методом [20] с помощью сертифицированного флуориметра “МЕГА-25”, созданного на кафедре биофизики биологического факультета МГУ [10]. Пробы воды (300 мл) в течение 1–2 ч после их отбора фильтровали через стекловолокнистые фильтры GF/F (Whatman). Фильтры помещали в 90%-й ацетон, Хл а экстрагировали при температуре +4°С в темноте в течение 18–24 ч с последующей флуориметрией экстракта.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
С конца декабря 2015 г. по первую декаду апреля 2016 г. оз. Белое было покрыто льдом. В течение этого периода толщина льда менялась от 20 см в конце декабря 2015 г. до 45 см в конце марта 2016 г. Температура в поверхностном слое воды в озере варьировала от +1°С в подледный период до +14°С в начале мая. Температура воды в придонном слое менялась от +2°С в подледный период до +4°С в начале мая. В подледный период практически во всех пробах воды присутствовал запах сероводорода.
Содержание Хл а в поверхностном слое воды озера в период исследований варьировало от 24.40 мкг/л в мае до 68.38 мкг/л в декабре (табл. 1), составив в среднем 35.02 мкг/л. Наиболее низкие значения содержания Хл а в поверхностном слое озера отмечались в весенний период (в марте и в мае). Содержание Хл а в придонном слое было лишь немного ниже, чем в поверхностных водах, оно варьировало от 18.8 мкг/л в марте до 60.8 мкг/л в мае, составив в среднем 31.03 мкг/л. Поверхностные и придонные воды оз. Белого по содержанию Хл а в исследуемый период, согласно классификации [6], характеризуются как эвтрофные (табл. 2).
ОЧБ в поверхностном слое воды оз. Белого варьировала от 5.72 млн кл/мл в декабре до 8.03 млн кл/мл в марте при среднем за период исследований значении 6.76 млн кл/мл. В придонном слое озера этот параметр варьировал от 3.32 млн кл/мл в мае до 10.59 млн кл/мл в марте при среднем значении 6.57 млн кл/мл (табл. 1). По морфологическим признакам в составе бактериопланктона водной толщи оз. Белого в течение всего периода наблюдений преобладали по численности мелкие кокки с диаметром клеток ~0.3 мкм.
Согласно ГОСТ [5], поверхностные воды оз. Белого в период исследований характеризуются как полисапробные (грязные). Загрязненность придонных вод озера по значениям ОЧБ значительно варьировала по этому параметру от α-мезосапробных в январе и мае до гиперсапробных в марте (табл. 2).
Численность СБ в поверхностном слое водоема варьировала от 4500 кл/мл в январе и феврале до 45 000 кл/мл в марте и мае. Средняя численность СБ за период исследований в поверхностном слое воды составила 21 700 кл/мл. Значения этого параметра в придонном слое воды были выше и варьировали в меньшей степени, чем в поверхностном, — от 45 000 кл/мл в январе и феврале до 95 000 кл/мл в марте и мае при средней численности СБ 75 000 кл/мл. Воды поверхностного слоя оз. Белого по количеству СБ, согласно ГОСТ [5], в декабре 2015 г. относились к β-мезосапробным, в январе и феврале 2016 г. — к олигосапробным, а в марте и мае 2016 г. — к α-мезосапробным. Воды придонного слоя в декабре 2015 г. относились к полисапробным, в январе и феврале — к α-мезосапробным, в марте и мае 2016 г. — снова к полисапробным (табл. 2). Таким образом, исходя из значений этого показателя, более загрязненными оказались воды придонного слоя оз. Белого.
Таблица 1. Микробиологические показатели и содержание Хл а в поверхностном и придонном слоях воды оз. Белого в период с декабря 2015 по май 2016 г.
Дата | ОЧБ, млн кл./мл | Численность СБ, кл/мл | ОЧБ/СБ | Численность АФБ, млн кл/мл | Доля АФБ от ОЧБ, % | ОМЧ, КОЕ/мл | БГКП, КОЕ/мл | Хл а, мкг/л |
Cлой воды 0.5−1.0 м | ||||||||
08.12.2015 | 5.72±0.001 | 9500 | 602 | 0.13±0.0001 | 2.21 | 79±0.3 | 0 | 68.38±0.6 |
29.01.2016 | 5.84±0.001 | 4500 | 1297 | 0.10±0.0001 | 1.63 | 18±0.1 | 0 | 28.63±0.3 |
24.02.2016 | 7.37±0.002 | 4500 | 1637 | 0.11±0.0001 | 1.48 | 74±0.3 | 0 | 29.04±0.2 |
22.03.2016 | 8.03±0.002 | 45000 | 178 | 0.19±0.0001 | 2.35 | 17±0.1 | 0 | 24.63±0.2 |
04.05.2016 | 6.87±0.001 | 45000 | 45 | 0.35±0.0002 | 17.42 | 127±0.3 | 2 | 24.36±0.2 |
50-сантиметровый слой воды над поверхностью дна | ||||||||
08.12.2015 | 6.31±0.001 | 95000 | 66 | 0.13±0.0001 | 2.11 | 145±0.3 | 11±0.1 | 60.79±0.5 |
29.01.2016 | 3.84±0.001 | 45000 | 85 | 0.07±0.0001 | 1.72 | 37±0.1 | 9±0.01 | 24.77±0.2 |
24.02.2016 | 8.80±0.002 | 45000 | 195 | 0.23±0.0001 | 2.58 | 100±0.3 | 22±0.1 | 29.45±0.3 |
22.03.2016 | 10.59±0.002 | 95000 | 112 | 0.36±0.0002 | 3.44 | 23±0.1 | 8±0.01 | 21.35±0.2 |
04.05.2016 | 3.32±0.001 | 95000 | 23 | 0.32±0.0002 | 14.56 | 225±0.3 | 27±0.1 | 18.85±0.1 |
Таблица 2. Оценка трофности и сапробности вод оз. Белого по эколого-микробиологическим и санитарным показателям в зимне-весенний период 2015–2016 гг. (оценка трофности вод дана согласно классификации [7], оценка сапробности (загрязненности) вод — по ГОСТ 17.1.2.04-77)
Параметры | 08.12.2015 | 29.01.2016 | 24.02.2016 | 22.03.2016 | 04.05.2016 |
Cлой воды от поверхности до глубины 1 м | |||||
Хл а | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные |
Общая численность бактерий | Полисапробные (грязные) | Полисапробные (грязные) | Полисапробные (грязные) | Полисапробные (грязные) | Полисапробные (грязные) |
Численность сапротрофных бактерий | β-мезосапробные (загрязненные) | Олигосапробные (чистые) | Олигосапробные (чистые) | α-мезосапробные (загрязненные) | α-мезосапробные (загрязненные) |
Индекс чистоты воды ОЧБ/СБ | β-мезосапробные (загрязненные) | Олигосапробные (чистые) | Олигосапробные (чистые) | β-мезосапробные (загрязненные) | α-мезосапробные (загрязненные) |
Численность активно функционирующих бактерий | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
Общее микробное число | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
Бактерии группы кишечной палочки | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
50-сантиметровый слой воды над поверхностью дна | |||||
Содержание Хл а | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные | Эвтрофные |
Общая численность бактерий | Полисапробные (грязные) | α-мезосапробные (загрязненные) | Полисапробные (грязные) | Гиперсапробные (грязные) | α-мезосапробные (загрязненные) |
Численность сапротрофных бактерий | Полисапробные (грязные) | α-мезосапробные (загрязненные) | α-мезосапробные (загрязненные) | Полисапробные (грязные) | Полисапробные (грязные) |
Индекс чистоты воды ОЧБ/СБ | α-мезосапробные (загрязненные) | α-мезосапробные (загрязненные) | β-мезосапробные (загрязненные) | β-мезосапробные (загрязненные) | Полисапробные (грязные) |
Численность активно функционирующих бактерий | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
Общее микробное число | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
Бактерии группы кишечной палочки | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые | Чистые |
Обнаружена положительная корреляционная связь между значениями ОЧБ и численностью СБ: r = 0.47 (p < 0.05) в поверхностном и придонном слоях водной толщи.
Значения индекса чистоты воды (ОЧБ/СБ) для поверхностного слоя воды варьировали от 45 в мае до 1637 в феврале, по этому параметру поверхностные воды оз. Белого в декабре 2015 г. и в марте 2016 г. классифицировались как β-мезосапробные. В мае 2016 г. воды поверхностного слоя по величине ОЧБ/СБ были оценены как α-мезосапробные, а в январе и феврале — как олигосапробные. Индекс чистоты воды для придонного слоя водной толщи варьировал от 23 в мае до 195 в феврале; соответственно, воды придонного слоя были классифицированы по этому показателю в декабре 2015 г. и в январе 2016 г. как α-мезосапробные, в феврале и марте 2016 г. — как β-мезосапробные, а в мае — как полисапробные (табл. 2).
Численность активно функционирующих бактерий (АФБ) в поверхностном слое воды варьировала от 0.1 в январе до 0.35 млн кл/мл в мае, среднее значение этого параметра составило 0.17 млн кл/мл. Количество АФБ в придонном слое оз. Белого изменялось от 0.07 млн кл/ мл в январе до 0.36 млн кл/мл в марте при среднем значении этого параметра за период исследований 0.22 млн кл/мл (табл. 1). Достоверных различий в распределении величин АФБ между двумя слоями водной толщи не было обнаружено. Доля АФБ в составе ОЧБ в поверхностном и придонном горизонтах озера также варьировала в близких диапазонах — от 1.48% в феврале до 17.42% в мае и от 1.72% в январе до 14.56% в мае соответственно.
Значения такого показателя, как ОМЧ, традиционно выражают в КОЕ/мл, они отражают общее число колоний гетеротрофных бактерий, вырастающих в плотной среде стандартного состава в течение 24 ч при температуре 37°С [18]. Значения ОМЧ в поверхностном слое воды оз. Белого варьировали от 17 до 127 КОЕ/мл (в среднем 63 КОЕ/мл). Наименьшие значения ОМЧ отмечены в январе и марте, а наибольшие — в мае. Значения ОМЧ в придонном слое варьировали от 23 КОЕ/мл в марте до 225 КОЕ/ мл в мае, в среднем для слоя воды 106 КОЕ/мл. Значения ОМЧ в пробах воды из придонного слоя варьировали в большей степени и во все сроки наблюдений оказались выше, чем в пробах из поверхностного слоя воды.
Согласно [4], значения ОМЧ для чистых открытых пресных водоемов составляют 1000–1500 КОЕ/мл. Таким образом, открытые воды оз. Белого в зимне-весенний период 2015–2016 гг. по этому показателю относятся к чистым, поскольку величины ОМЧ для них составляют <1000 КОЕ/мл. В то же время надо иметь в виду, что ОМЧ водоемов традиционно определяют в летний период, когда уровень развития бактериопланктона значительно выше, чем в зимне-весенний сезон.
Для оценки санитарного состояния водоема очень важно обнаружение в воде БГКП. Их наличие свидетельствует об имевшем место фекальном загрязнении воды и, как следствие, — о возможной ее контаминации БГКП. Согласно [15], в открытых природных водоемах хозяйственно-бытового (рекреационного) назначения содержание БГКП не должно превышать 500 КОЕ/100 мл. Согласно результатам исследований авторов, БГКП в водах оз. Белого во всех случаях, кроме одного, присутствовали только в придонном горизонте, причем в относительно небольших количествах — от 20 до 135 КОЕ/100 мл. В поверхностном слое БГКП были выявлены только в мае 2016 г. в количестве 20 КОЕ/100 мл (табл. 1). В целом, по таким санитарно-микробиологическим показателям, как ОМЧ и БГКП, воды оз. Белого в зимне-весенний период можно отнести к чистым (табл. 2).
Таким образом, проведенные исследования показали, что воды оз. Белого в зимне-весенний период 2015–2016 гг. по уровню трофности (параметр — “содержание Хл а”), cогласно классификации Н.П. Китаева [7], относятся к эвтрофным, а по уровню сапробности (параметр “ОЧБ”), согласно ГОСТ [5], в большинстве случаев к полисапробным. Ранее, в 2012 г., на основании среднегодового значения ОЧБ поверхностные воды оз. Белого также были отнесены авторами к полисапробным, тогда как по среднегодовым величинам ОЧБ за 2010 и 2011 гг. они были классифицированы как α-мезосапробные [1, 6].
Считается, что параметр “содержание Хл а” точнее отражает трофический статус озер и при соблюдении определенных условий полнее передает продукционный потенциал фитопланктона [2], чем, например, скорость фотосинтеза, которая в большей мере зависит от меняющихся погодных условий. Интересно отметить, что еще в 1930-х гг. оз. Белое уже соответствовало эвтрофному статусу, а в его донных осадках были отмечены процессы анаэробной деструкции органического вещества [9]. Обнаруженные авторами в оз. Белом концентрации Хл а варьировали в широких пределах — от 19 до 68 мкг/л; причем, они сохранялись на высоком уровне даже в придонном слое воды. Установленные авторами ранее годовые максимумы Хл а в оз. Белом составляли в начале августа 2010 г., в конце апреля 2011 г. и в конце ноября 2012 г. соответственно 99.4, 95.4 и 55.5 мкг/л [1, 6]. Таким образом, максимальные значения Хл а в зимне-весенний сезон 2015–2016 г. были близки к установленным ранее годовым максимумам этого параметра. Это свидетельствует о сохранении высокого уровня развития фитопланктонного сообщества оз. Белого даже в зимний период; причем, чаще всего воды этого озера имеют эвтрофный статус.
ОЧБ, как и содержание Хл а, — относительно стабильный показатель, который отражает уровень развития гетеротрофного бактериоценоза и, соответственно, интенсивность процессов микробной деструкции органического вещества. Высокая ОЧБ (от 3.84 до 10.59 млн кл/мл), зарегистрированная авторами в зимне-весенний период 2015–2016 гг., вполне согласуется с численностью бактериопланктона, наблюдавшейся ранее в этот же период в 2010–2011 гг. (от 3.04 до 11.52 млн кл/мл) [1, 6]. Обнаруженные значения ОЧБ оказались значительно выше таковых, отмеченных С.И. Кузнецовым в 1931 г., — максимум ОЧБ в поверхностном слое воды оз. Белого был отмечен им в июле, при этом среднее значение составило 2.67 млн кл/мл, а минимум — в феврале, когда среднее значение ОЧБ составило 0.38 млн кл/мл [9].
Уровень развития СБ — косвенный показатель интенсивности процессов деструкции легкоокисляемого органического вещества и также используется для оценки сапробности водоемов. В период исследований — в 2015–2016 гг. — этот параметр варьировал на порядок — от 4500 до 95 000 кл/мл (табл. 1). По результатам более ранних исследований авторов, численность СБ в оз. Белом колебалась на два порядка — от 950 (в декабре 2010 г. и январе 2011 г.) до 95 000 кл/ мл (в апреле и августе 2011 г.) [1]. При сравнении данных по ОЧБ и численности СБ можно заметить, что первые варьируют в пределах одного порядка, тогда как размах колебаний вторых может составлять порядок и более. Большие пространственные флуктуации численности СБ на фоне относительно стабильной ОЧБ, по [14, 24], — четко выраженная реакция микроорганизмов на изменения условий окружающей среды. С этим, очевидно, связан большой разброс оценок степени сапробности воды в оз. Белом (от олигосапробных до полисапробных), сделанных на основе СБ, по сравнению со сделанными на основе ОЧБ (в большинстве случаев — полисапробные) (табл. 2).
Интересно сопоставить наблюдаемые авторами в 2015–2016 гг. величины ОМЧ и СБ в оз. Белом. Очевидно, что корреляция между этими двумя показателями отсутствует, несмотря на то, что они отражают численность в водоеме микроорганизмов одной и той же группы — сапротрофных бактерий. Известно, что численность водных бактерий в жидких питательных средах всегда бывает выше, чем в плотных того же состава, и это чаще всего связывают с тем, что жидкие среды более благоприятны для развития водных бактерий [14]. Подобные различия величин этих показателей представлены и в настоящем исследовании. На это накладываются и различия условий инкубирования посевов — ОМЧ определяли при рекомендованной в [12] температуре 37°С, а СБ — при температуре 20°С как наиболее часто используемой при учете численности микроорганизмов в озерах умеренных широт. Понятно, что при 37°С способны развиваться лишь относительно немногие микроорганизмы, источниками которых чаще всего являются люди и теплокровные животные. Вместе с тем оба этих показателя были постоянно выше в придонном горизонте, чем в поверхностном слое воды; и, таким образом, они оба указывают на общую закономерность — преобладание по численности СБ в придонном горизонте оз. Белого.
Численность АФБ для Косинских озер впервые определена авторами в 2010 г. [6]. Известно, что доля АФБ в составе пресноводного бактериопланктона может варьировать от 0.04 до почти 100% [19], однако в большинстве случаев доля этого микробиологического параметра в озерах средней полосы варьирует в пределах 2.5–20% [23]. По наблюдениям авторов, в 2010 г. в оз. Белом доля АФБ в ОЧБ составила 1.8–63.0%; причем, наибольшее их количество было выявлено в сентябре. В 2011 г. этот показатель варьировал от 0.1 до 46.4%, причем наибольшее количество — в августе. По данным за 2015–2016 гг. (основа настоящего исследования), численность АФБ в зимне-весенний период варьировала от <2 до 15–17% как в поверхностном, так и в придонном горизонтах. Поскольку параметры “численность АФБ” и “доля АФБ в составе ОЧБ” введены в практику микробиологических исследований относительно недавно, то в нормативные таблицы и классификации сапробности вод эти параметры пока не вошли. Однако уже есть работы, авторы которых пытаются соотнести численность АФБ в водоеме с уровнем его загрязнения. Например, согласно [21], установленная авторами численность АФБ в водах оз. Белого соответствует уровню развития АФБ в незагрязненных водоемах.
ВЫВОДЫ
Эвтрофикация водоемов, испытывающих значительную рекреационную нагрузку, создает благоприятные условия для развития в них патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Поэтому при эколого-микробиологических исследованиях необходимо обращать внимание на численность в водоемах тех микроорганизмов, наличие которых может указывать на присутствие в составе бактериопланктона патогенных и условно-патогенных форм микроорганизмов. Инновационные тест-системы Петрифильмы [17] изначально были предназначены для количественного определения именно этих микроорганизмов, но только в бутилированной воде. Как показывает настоящее исследование, эти тест-системы позволяют оперативно учитывать ОМЧ также и в озерах; причем, из-за простоты метода это возможно делать даже непосредственно в полевых условиях. Очевидно, что в этом плане Петрифильмы представляют большой интерес для водных микробиологов.
В целом, проведенные авторами исследования показали, что даже в зимний период при температуре воды от 0 до 4°С в ней могут развиваться микроорганизмы, способные к росту при 37°С. Обращает на себя внимание также постоянное присутствие в придонном слое воды оз. Белого в период наблюдений в заметных количествах БГКП, тогда как в поверхностном ее слое, где температура воды варьировала около 0°С, микроорганизмы этой группы уже не выявлялись. Кроме того, согласно полученным данным, в придонном горизонте постоянно присутствовало значительно большее количество СБ, чем в поверхностном слое воды. Отсюда следует, что в придонном горизонте даже в зимний сезон может сохраняться резервуар условно патогенных бактерий. Весной и осенью при сезонных процессах перемешивания глубинных и поверхностных вод эти бактерии неизбежно окажутся в поверхностном слое воды и, как следствие, в период массового посещения оз. Белого населением могут стать причиной вспышки кишечных заболеваний. Полученные результаты указывают на необходимость организации регулярных микробиологических наблюдений не только на водоемах, используемых для водоснабжения населения, но и на водоемах, имеющих рекреационное значение. При этом особое внимание надо уделять придонным горизонтам водоемов, которые при стандартных отборах проб воды на санитарно-микробиологический анализ чаще всего остаются без внимания, поскольку забор проб проводится только из поверхностного слоя воды. Очевидно, что такой отбор проб из придонных слоев воды желательно проводить также и в летний период времени, поскольку в условиях летней стратификации вод там вполне вероятна локализация потенциально-патогенных микроорганизмов.
Об авторах
И. В. Мошарова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: ivmpost@mail.ru
Россия, Москва
В. В. Ильинский
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ivmpost@mail.ru
Россия, Москва
С. А. Мошаров
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: ivmpost@mail.ru
Россия, Москва
А. Ю. Акулова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ivmpost@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Акулова А.Ю., Ильинский В.В., Мошарова И.В., Москвина М.И., Мошаров С.А., Комарова Т.И. Состояние гетеротрофного бактериопланктона прибрежья озер Святое и Белое природно-исторического парка “Косинский” (город Москва) в 2011 году // Изв. Самарского НЦ РАН. 2014. Т. 16. № 1. С. 1185-1192.
- Бульон В.В. Закономерности первичной продукции в лимнических экосистемах. СПб.: Наука, 1994. 222 с.
- Вагнер Б.Б., Дмитриева В.Т. Озера и водохранилища московского региона. Учебное пособие по курсу “География и экология Московского региона”. М.: МГПУ, 2004. 105 с.
- Гончарук Е.И. Коммунальная гигиена. Киев: Здоровье, 2006. 792 с.
- ГОСТ 17.1.2.04-77 Охрана природы. Гидросфера. М.: Изд-во стандартов, 2000.
- Ильинский В.В., Мошарова И.В., Акулова А.Ю., Мошаров С.А. Современное состояние гетеротрофного бактериопланктона Косинского Трехозерья // Вод. ресурсы. 2013. Т. 40. № 5. С. 477-487.
- Китаев Н.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 129 с.
- Кондакова Г.В. Санитарная микробиология. Ярославль: ЯрГУ, 2005. 84 с.
- Кузнецов С.И. Применение микробиологических методов к изучению органического вещества в водоемах // Микробиология. 1949. Т. XVIII. Вып. 3. С. 203-215.
- Маторин Д.А., Алексеев А.А. Флуоресценция хлорофилла для биодиагностики растений. М.: ПКЦ “Альтекс”, 2013. 364 с.
- Методические основы комплексного экологического мониторинга океана / Под ред. Цыбань А.В. М.: Гидрометеоиздат, 1988. 286 c.
- Методические рекомендации № 24 ФЦ/6289. Методы определения колиформных бактерий, бактерий вида E. coli с применением пластин “Petrifilm” производства компании 3М (США). М.: Минздрав РФ, 2006.
- Мошарова И.В., Ильинский В.В., Корсак М.Н. Экологический мониторинг водных экосистем на основе нового микробиологического метода // Безопасность в техносфере. 2016. № 4. С. 23-29.
- Практическая гидробиология. Пресноводные экосистемы. Учеб. для студ. биол. спец. университетов / Под ред. Федорова В.Д., Капкова В.И. М.: ПИМ, 2006. 367 с.
- СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. 1 января 2001 г.
- Сидорова Н.А., Паршуков А.Н. Вопросы санитарного нормирования пресноводных экосистем севера с помощью микробиологических тестов // Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского севера. Материалы XXVIII междунар. конф. Петрозаводск, 2009. С. 509-511.
- Соколов Д.М., Нечаев Д.Н. Петрифильмы — инновационные тест-системы для микробиологического контроля питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 5. С. 38-42.
- Тымчук С.Н., Ларин В.Е., Соколов Д.М., Соколов М.С. Основные принципы санитарно-микробиологической оценки воды, предназначенной для потребления человеком // Экол. вестн. России. 2013. № 6. С. 20-30.
- Dufour P., Torreton J.P., Colon М. Advantages of distinguishing the active fraction in bacterioplankton assemblages: some examples // Hydrobiologia. 1990. V. 207. P. 295-301.
- Jeffrey S.W., Mantoura R.F.C., Wright S.W. Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods. Paris: UNESCO Publ., 1997. 661 p.
- Schumann R., Schiewer U., Karsten U., Rieling T. Viability of bacteria from different aquatic habitats. II. Cellular fluorescent markers for membrane integrity and metabolic activity // Aquat. Microb. Ecol. 2003. V. 32. P. 137-150.
- Sherr B., Sherr E., del Giorgio P. Enumeration of total and highly active bacteria // Methods in Microbiol. Marine Microbiol. V. 30 / Ed. John H. Paul. Academic Press. 2001. P. 129-160.
- Sondergaard M., Danielsen M. Active bacteria (CTC+) in temperate lakes: temporal and cross-system variations // J. plankton res. 2001. V. 23. № 11. P. 1195-1206.
- Van Es F.B., Meyer-Reil L.A. Biomass and metabolic activity of heterotrophic marine bacteria // Adv. Microbiol. Ecol. 1982. V. 6. P. 111-170.