Абсорбция кислорода донными осадками прибрежных районов Севастополя (Чёрное море) в процессе утилизации органического вещества
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Формирование кислородного режима водоёмов тесно связано с интенсивностью биологических процессов в донных отложениях. Целью нашей работы являлось определение, в том числе с использованием оригинальных методических подходов, роли различных групп бактерий в утилизации кислорода при окислении органических веществ в донных отложениях прибрежных вод Севастополя. Суммарное потребление кислорода (СПК) бактериальным сообществом рассматривается как совокупность процессов аэробного потребления кислорода (АПК) и кислородной нейтрализации восстановленных продуктов анаэробио-за (КНВС). В поверхностном 0.01-см слое связывалось в среднем порядка 40 % кислорода. Значения АПК изменялись в направлении от устья к кутовой части Севастопольской бухты, снижаясь с 2.69 до 1.82 мкгО2·см-2·ч-1. Сопоставимые величины его потока через единицу поверхности различных по механическому составу донных осадков являются следствием соотношения разной глубины проникновения в их толщу кислорода и плотности бактериального населения. Возможные темпы утилизации органического углерода в поверхностном слое грунтов колебались в пределах 1.57–2.76, а в палеоруслах рек Чёрная и Бельбек они достигали соответственно 1.13 и 0.34 мкгС·г-1·ч-1. Скорость продуцирования восстановленных соединений в пересчёте на сероводород колебалась от 0.10 до 0.65 мкг·г-1·ч-1. В условиях реальных температур доля активной анаэробной микрофлоры составляла 7.5–87.5 % от возможного при этом максимума, а оксифильной – 0.2–31.0 %. Таким образом, при избытке кислорода соотношение его потребления аэробной и, через окисление продуктов метаболизма, анаэробной микрофлорой определяет их потенциальный вклад в процессы редукции органики. Однако реализация этой возможности лимитирована реальным содержанием кислорода и температурным фактором.
Авторы
Библиографические ссылки
Агатова А. И., Аржанова Н. В., Лапина Н. М., Торгунова Н. И., Красюков Д. В. Пространственно-временная изменчивость органического вещества в прибрежных экосистемах Кавказского шельфа Чёрного моря // Океанология. 2005. Т. 45, № 5. С. 670–677. [Agatova A. I., Arzhanova N. V., Lapina N. M., Torgunova N. I., Krasyukov D. V. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost’ organicheskogo veshchestva v pribrezhnykh ekosistemakh Kavkazskogo shel’fa Chernogo morya. Okeanologiya, 2005, vol. 45, no. 5, p. 670–677. (in Russ.)]
Богдановская В. В., Вершинин А. В., Розанов А. Г. Потоки кислорода на границе вода-осадок (по результатам исследований в Кандалакшском заливе Белого моря) // Геохимия. 1998. № 11. С. 1172–1178. [Bogdanovskaya V. V., Vershinin A. V., Rozanov A. G. Potoki kisloroda na granitse voda-osadok (po rezul’tatam issledovanii v Kandalakshskom zalive Belogo morya). Geokhimiya, 1998, no. 11, p. 1172–1178. (in Russ.)].
Бусев А. И., Симонова Л. Н. Аналитическая химия серы. Mосква : Наука, 1975. 272 с. [Busev A. I., Simonova L. N. Analiticheskaya khimiya sery. Moskva: Nauka, 1975, 272 р. (in Russ.)].
Горбенко Ю. А. О наиболее благоприятном ко-личестве «сухого питательного агара» в средах для культивирования морских гетеротрофных микроорганизмов // Микробиология. 1961. T. 30, вып. 1. С. 168–172. [Gorbenko Yu. A. O naibolee blagopriyatnom kolichestve “sukhogo pitatel’nogo agara” v sredakh dlya kul’tivirovaniya morskikh geterotrofnykh mikroorganizmov. Mikrobiologiya, 1961, vol. 30, iss. 1, p. 168–172. (in Russ.)].
Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. Москва : Мир, 1982. 310 с. [Gottshalk G. Metabolizm bakterii. Moskva: Mir, 1982, 310 р. (in Russ.)].
Гулин М. Б., Коваленко М. В. Палеорусла рек Чёрная и Бельбек на шельфе юго-западного Крыма – новый объект экологических исследований // Морской экологический журнал. 2010. Т. 9, № 1. С. 23–31. [Gulin M. B., Kovalenko M. V. Paleorusla rek Chernaya i Bel’bek na shel’fe yugo-zapadnogo Kryma - novyi ob”ekt ekologicheskikh issledovanii. Morskoi ekologicheskii zhurnal, 2010, vol. 9, no. 1, p. 23–31. (in Russ.)].
Егоров В. Н., Пименов Н. В., Малахова Т. В., Канапацкий Т. А., Артёмов Ю. Г., Малахова Л. В. Биогеохимические характеристики распределения метана в воде и донных осадках в местах струйных газовыделений в акватории Севастопольских бухт // Морской экологический журнал. 2012. T. 11, № 3. С. 41–52. [Egorov V. N., Pimenov N. V., Malakhova T. V., Kanapatskii T. A., Artemov Yu. G., Malakhova L. V. Biogeokhimicheskie kharakteristiki raspredeleniya metana v vode i donnykh osadkakh v mestakh struinykh gazovydelenii v akvatorii Sevastopol’skikh bukht. Morskoi ekologicheskii zhurnal, 2012, vol. 11, no. 3, p. 41–52. (in Russ.)].
Заика В. Е., Коновалов С. К., Сергеева Н. Г. Локальные и сезонные явления гипоксии на дне Севастопольских бухт и их влияние на макробентос // Морской экологический журнал. 2011. T. 10, № 3. С. 15–25. [Zaika V. E., Konovalov S. K., Sergeeva N. G. Lokal’nye i sezonnye yavleniya gipoksii na dne Sevastopol’skikh bukht i ikh vliyanie na makrobentos. Morskoi ekologicheskii zhurnal, 2011, vol. 10, no. 3, p. 15–25. (in Russ.)].
Ломова Д. В. Потребление кислорода донными отложениями водохранилища долинного типа : автореф. дисс. … канд. геогр. наук. Москва, 1995. 17 с. [Lomova D. V. Potreblenie kisloroda donnymi otlozheniyami vodokhranilishcha dolinnogo tipa: avtoref. diss. … kand. geogr. nauk. Moskva, 1995, 17 р. (in Russ.)].
Некрасов Б. В. Основы общей химии : в 2 т. Москва : Химия, 1973. Т. 1. 656 с. [Nekrasov B. V. Osnovy obshchei khimii: v 2 t. Moskva: Khimiya, 1973, vol. 1, 656 р. (in Russ.)].
Орехова Н. А., Коновалов С. К. Кислород и сероводород в донных осадках Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: Сб. науч. тр. Севастополь, 2009. Вып. 18. С. 48–56. [Orekhova N. A., Konovalov S. K. Kislorod i serovodorod v donnykh osadkakh Sevastopol’skoi bukhty. In: Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa: Sb. nauch. tr. Sevastopol’, 2009, iss. 18, p. 48–56. (in Russ.)].
Орехова Н. А., Коновалов С. К. Изменение геохимических характеристик в донных осадках Крымского побережья // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: сб. науч. тр. 2013. Bып. 27. С. 284–288. [Orekhova N. A., Konovalov S. K. Izmenenie geokhimicheskikh kharakteristik v donnykh osadkakh Krymskogo poberezh’ya. In: Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa: sb. nauch. tr., 2013, iss. 27, p. 284–288. (in Russ.)].
Орехова Н. А., Коновалов С. К. Анализ потоков кислорода и сероводорода на границе донных отложений Крымского побережья как метод оценки состояния акватории // Современное состояние и перспективы наращивания морского ресурсного потенциала юга России: Тезисы докладов международной научной конференции (Кацивели, 15–18 сентября 2014 г.). Севастополь : ЭКОСИ–Гидрофизика, 2014. С. 61–62. [Orekhova N. A., Konovalov S. K. Analiz potokov kisloroda i serovodoroda na granitse donnykh otlozhenii Krymskogo poberezh’ya kak metod otsenki sostoyaniya akvatorii. In: Sovremennoe sostoyanie i perspektivy narashchivaniya morskogo resursnogo potentsiala yuga Rossii: Tezisy dokladov mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii (Katsiveli, 15–18 sentyabrya 2014). Sevastopol’: EKOSI–Gidrofizika, 2014, p. 61–62. (in Russ.)].
Розанов А. Г., Вершинин А. В., Егоров А. В. Исследование химического обмена на границе вода-дно в Голубой бухте Чёрного моря // Водные ресурсы. 2010. T. 37, № 3. С. 341–350. [Rozanov A. G., Vershinin A. V., Egorov A. V. Issledovanie khimicheskogo obmena na granitse voda-dno v Goluboi bukhte Chernogo morya. Vodnye resursy, 2010, vol. 37, no. 3, p. 341–350. (in Russ.)].
Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов : в 3 т. Москва : Мир. 1979. Т. 3. 486 с. [Steinier R., Edel’berg E., Ingrem Dzh. Mir mikrobov: v 3 t. Moskva: Mir, 1979, vol. 3, 486 p. (in Russ.)].
Чекалов В. П. Методические аспекты учета численности бактериобентоса в условиях сезонного колебания температур // Вісник Дніпропетровського Университету : Біологія. Екологія. 2012. Т. 20, № 7/1. С. 101–107. [Chekalov V. P. Metodicheskie aspekty ucheta chislennosti bakteriobentosa v usloviyakh sezonnogo kolebaniya temperatur. Vіsnik Dnіpropetrovs’kogo Universitetu : Bіologіya. Ekologіya, 2012, vol. 20, no. 7/1, p. 101–107. (in Russ.)].
Чекалов В. П. Эффект реверсного восстановления окраски метиленового синего и возможность его применения для оценки функционального состояния бактериальных сообществ // Морской экологический журнал. 2012. T. 11, № 1. С. 74–80. [Chekalov V. P. Effekt reversnogo vosstanovleniya okraski metilenovogo sinego i vozmozhnost’ ego primeneniya dlya otsenki funktsional’nogo sostoyaniya bakterial’nykh soobshchestv. Morskoi ekologicheskii zhurnal, 2012, vol. 11, no. 1, p. 74–80. (in Russ.)].
Юдин И. П. Современные подходы к оценке жизнеспособности бактерий с акцентом на феномене некультурабельности // Annals of Mechnicov Institute. 2007. № 3. С. 8–16. [Yudin I. P. Sovremennye podkhody k otsenke zhiznesposobnosti bakterii s aktsentom na fenomene nekul’turabel’nosti. Annals of Mechnicov Institute, 2007, no. 3, p. 8–16. (in Russ.)].
Burns N. M. Oxygen depletion in the central and eastern basins of Lake Erie, 1970. J. Fish. Res. Board Can, 1976, vol. 33, no. 3, p. 512–519.
Colwell R. R. Bacterial death revisited. Nonculturable microorganisms in the environment Ed. D. J. Grimes. Washington, D. C. ASM Press, 2000, p. 325–342.
Dale N. G. Bacteria in intertidal sediments: factors related to their distribution. Limnol. Oceanogr, 1974, vol. 19, no. 3, p. 509–518.
Froelich P. N., Klinkhammer G. P., Bender M. L., Luedtke N. A., Heath G. R., Cullen D., Dauphin P., Hammond D., Hartmann B. Early oxidation of organic matter in pelagic sediments of the eastern equatorial Atlatic: suboxic diagenesis. Geochim. Cosmochim. Acta, 1979, vol. 43, p. 1075–1090.
Glud R. N., Gundersen J. K., Jorgensen B. B. Revsbech N. P., Schulz H. D. Diffusive and total oxygen uptake of deep-sea sediments in the eastern South Atlantic Ocean: in situ and laboratory measurements. Deep-Sea Research, 1994, vol. 41, p. 1767–1788.
Schulz H. D. Quantification of early diagenesis: dissolved constituents in marine pore waters. Marine Geochemistry. Springer. Berlin. Heidelberg, 2000, p. 85–128.
Stahl H., Tengberg A., Brunnegard J., Bjornbom E.,Forbes T. L., Josefson A. B., Kaberi H. G., Karle Hassellov I. M., Olsgard F., Roos P., Hall P. O. J. Factors influencing organic carbon recycling and burial in Skagerrak sediments. Journal of Marine Research, 2004, vol. 62, p. 867–907.
