Главная » 2014»Сентябрь»4 » Скачать Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал. Захарова, Юлия Робертовна бесплатно
09:52
Скачать Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал. Захарова, Юлия Робертовна бесплатно
Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал
Диссертация
Автор: Захарова, Юлия Робертовна
Название: Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал
Справка: Захарова, Юлия Робертовна. Микроорганизмы, окисляющие железо и марганец в донных осадках озера Байкал : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.16 Иркутск, 2007 149 c. : 61 07-3/792
Объем: 149 стр.
Информация: Иркутск, 2007
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава
I Обзор литературы
11 Биогеохимический цикл железа и марганца
12 Общая характеристика микроорганизмов, окисляющих железо и марганец
13 Биологическая роль окисления железа и марганца микроорганизмами
14 Микроорганизмы донных осадков оз Байкал и экологические условия среды
Глава
II Объекты и методы исследования
21 Объекты исследования
22 Методы исследования
Глава
III Кулътивирование, морфология и систематика микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках оз Байкал
31 Подходы к изучению и культивированию микроорганизмов, окисляющих железо и марганец
32 Морфологический и таксономический состав железо- и марганецокисляющих микроорганизмов
Глава
IV Экология микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках оз Байкал
41 Физико-химические условия развития железо- и марганецокисляющих бактерий
42 Численность и распределение микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках
Глава
V Р1зучение роли микроорганизмов в окислении железа и марганца и в осаждении их окислов в экспериментальных условиях
51 Окисление Fe(II) и Mn(II) микроорганизмами в условиях лабораторного моделирования
52 Исследование роли микроорганизмов в образовании железомарганцевых конкреций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
Способность окислять двухвалентные соединения железа и марганца и осаждать окислы металлов на поверхности клеток, присуща многим прокариотным микроорганизмам. Круговорот железа и марганца имеет огромное значение для биосферы. Решающая роль в геохимическом цикле железа и марганца принадлежит микроорганизмам, использующим разные формы этих элементов для своих энергетических и конструктивных потребностей. Согласно филогенетической классификации, основанной на данных секвенирования гена 16S рРНК, железо- и марганецокисляющие бактерии полифилетичны и принадлежат к нескольким таксономическим группам (Garrity, 2001). Они имеют грамотрицательный или грамположительный морфотип, очень разнообразны морфологически и гетерогенны в метаболическом плане. Физиологический смысл и конкретные способы окисления железа и марганца у них существенно варьируют от вида к виду. Микроорганизмы, окисляющие Fe(II) и Мп(11) щироко распространены в домене Bacteria, а так же встречаются в домене Archaea и Еисагуа (Hallberg, Johnson, 2001). Известные представители железо- и марганецокисляющих бюактерий принадлежат к семи таксономическим группам: Nitrospirae, Proteobacteria, Firmicutes, Planctomyces, Actinobacteria, Crenarchaeota, Euryarchaeota. Железо- и марганецокисляющие бактерии часто встречаются в аэробных экосистемах. Благодаря их жизнедеятельности образуются обильные преципитаты оксидов железа и марганца, которые служат весьма характерным индикатором присутствия микроорганизмов данной группы. Деятельность микроорганизмов, окисляющих железо и марганец, ранее изучалась в пресноводных (Кузнецов, 1970; Заварзин, 1972; Горленко и др., 1977; Nealson et al., 1988; Miyajima, 1992; Straub, Buchholz-Cleven, 1998; и др.) И морских экосистемах (Jannasch, Taylor, 1984; de Vrind et al., 1986; Waasbergen et al., 1986; Tortell et al., 1999; Tazaki, 2000; Emerson, Moyer, 2002; Edwards et al., 2003 и др.). В озере Байкал микробиологические процессы окисления железа и марганца мало изучены, и характеризуются единичными данными (Дубинина, 1978; Коробушкина и др., 1995; Granina et al., 2003). Между тем, в донных осадках озера создаются условия для развития микроорганизмов, окисляющих железо и марганец. Железо и марганец поступают в Байкал преимущественно (более 95%) с речным стоком, поток из атмосферы не превышает 4-5%. В речном стоке явно преобладают взвешенные формы, на растворенные приходится лишь около 1% Fe и 8% Мп. В воде озера концентрации этих элементов ниже, чем обычно в пресных водоемах, и близки к таковым в океане (Лейбович-Гранина, 1985). Постоянное насыщение гиполимниона озера кислородом приводит к практически полному переходу железа и марганца в донные илы, где происходит интенсивное диагенетическое перераспределение вплоть до образования конкреций. Оценка баланса железа и марганца в Байкале свидетельствует, что более 90% поступающих в озеро элементов, захоранивается в его донных отложениях (Лейбович-Гранина, 1987). Донные отложения озера Байкал представляют собой особую экологическую зону, характеризующуюся тонкой слоистостью физикохимических деятельности условий железои распределения микрофлоры. бактерий Исследование важно для и марганецокисляющих характеристики геохимического цикла железа и марганца и определения роли микроорганизмов в осаждении этих рудообразующих элементов в донных осадках озера Байкал. До настоящего времени видовое разнообразие и количественная оценка железо- и марганецокисляющих бактерий не проведена, поэтому изучение структуры и численности данной группы микроорганизмов в озере Байкал является актуальной задачей.Цель настоящей работы: выявить разнообразие и особенности распределения микроорганизмов, способных к окислению железа и марганца в донных осадках оз. Байкал. Задачи исследования 1. Определить видовое разнообразие микроорганизмов, окисляющих железо и марганец в донных осадках оз. Байкал; 2. Показать влияние физико-химических факторов на выявляемость железо- и марганецокисляющих бактерий; 3. Изучить количественный состав и закономерности вертикального распределения железо- и марганецокисляющих бактерий; 4. Провести сравнительные исследования Fe(II) и Мп(11)окислительной активности у разных морфотипов железобактерий; 5. Получить в условиях лабораторного эксперимента минерализованные образования с культурами микроорганизмов, изолированными из донных осадков оз. Байкал. Паучная новизна. Впервые проведено исследование культивируемых микроорганизмов, окисляющих железо и марганец, в донных осадках озера Байкал. Выделено и идентифицировано 115 чистых культур железо- и марганецокисляющих микроорганизмов, отнесенных к шести родам: Metallogenim, Lepthotrix, Siderocapsa, Naumaniella, Bacillus и Pseudomonas. Установлено, что исследуемые бактерии широко распространены в донных отложениях Байкала. Экологические ниши железо- и марганецокисляющих микроорганизмов приурочены к поверхностным слоям грунта и границе окисленных и восстановленных осадков. Основными факторами, влияющими на численность и распределение железобактерий, являются окислительновосстановительные условия среды, наличие растворенных форм железа и марганца, а также органического вещества, которые контролируются условиями осадконакопления в озере. Впервые в условиях лабораторного эксперимента показано получение железомарганцевых микроконкреций с участием микроорганизмов, изолированных из донных осадков оз. Байкал.Практическая значимость. Получены активные штаммы микроорганизмов, окисляющих железо и марганец. Бактерии переводят металлы в нерастворимую форму и накапливают окислы на поверхностных структурах клеток. Культуры могут быть рекомендованы к применению в технологии извлечения железа и марганца из растворов, обогащенных этими металлами. Предлагается использовать данные штаммы на практических занятиях в ВУЗах для изучения процессов окисления железа и марганца в экосистемах. Основные положения, выносимые на защиту: 1. В процессах окисления Fe(II) и Mn(II) в донных осадках озера Байкал принимают участие представители шести родов бактерий: Bacillus и Metallogenim, Lepthotrix, Siderocapsa, Naumaniella, Pseudomonas. 2. Численность и распределение микроорганизмов, окисляющих железо и марганец, зависит от литологического состава донных отложений и условий осадконакопления в озере. Основные факторы, влияющие на биогенное Fe(II) и Mn(II) окисление в осадках Байкала: глубокое проникновение кислорода, подток восстановленных форм железа и марганца, количество органического вещества и реакция среды. Апробация работы. Результаты работы были представлены на третьем международном симпозиуме «Ancient Lakes: speciation, development in time and space, natural history» (Иркутск, 2002), на Байкальском микробиологическом симпозиуме «Микроорганизмы в экосистемах озер, рек и водохранилищ» (Иркутск, 2003), на международном совещании «Biochemical processes involving iron minerals in natural waters» (Monte Verita, Switzerland, 2003), на европейском микробиологическом конгрессе «1 FEMS congress of European microbiologist» (Ljubljana, Slovenia, 2003), на международной конференции «14th Annual Goldschmidt» (Denmark, 2004), на международном совещании «Biosphere Origin and Evolution» (Новосибирск, 2005), на 4-ой Верещагинской конференции (Иркутск, 2005), на молодежной конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2005), на международном совещании «ESF Workshop» (Bayreuth, Germany, 2005), на всероссийской конференции «Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии» (Улан-Удэ, 2006). Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.
