Введение к работе
Актуальность проблемы
Бактерии, способные окислять и усваивать такой бескислородный :убстрат, как углеводороды, всегда присутствуют в естественных место-ібитаниях, являясь потенциальным фактором самоочищения воды и поч-\ы. Несмотря на то, что наличие в пресноводных экосистемах бактерий, пособных использовать н-алканы в качестве единственного источника тлерода и энергии, многократно отмечено разными авторами, динамика іерестройки гетеротрофного бактериоценоза при попадании в экосистему тлеводородов нефти совершенно не изучена. Это связано, в первую оче->едь, с методическими трудностями, возникающими при изучении провеса in situ. Однократный отбор проб позволяет получить информацию о іидовом составе углеводородокисляющих бактерий и их доле в бактерио-іенозе только на данный момент и не дает представления о тенденциях і изменении структуры гетеротрофного бактериоценоза при переходе от івтохтонной к аллохтонной гидрофобной органике.
Одними из наиболее распространенных углеводородокисляющих іактерий являются представители рода Rliodococcus. Эти бактерии встре-іаются как в составе наземных, так и в составе водных бактериоценозов, іричем в обоих случаях они играют одну из ведущих ролей в окислении углеводородов. Родококки легко приспосабливаются к экстремальным 'словиям среды - повышенной и пониженной температурам, колебаниям :олености, пониженной влажности и т.д. Однако, механизмы устойчиво-:ти этих бактерий к таким факторам практически не изучены.
В связи с вышеизложенным особое значение приобретает ком-ілексное изучение экологической роли родококков в углеводо-юдокисляющих сообществах и механизмов их устойчивости к экстремальным условиям окружающей среды.
Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы явилось изучение сукцессионных изменений и формирования углеводородокисляющего бактериоценоза в іресноводном водохранилище и выяснение механизмов устойчивости к іекоторьім экстремальным факторам среды доминирующих форм.
В соответствии с этим были сформулированы следующие кон-;ретные задачи:
-
определить численность и родовой состав естественного углеводородокисляющего бактериоценоза Можайского водохранилища в летний период, выявить доминирующие роды;
-
проследить перестройки естественного углеводородокисляющего бактериоценоза Можайского водохранилища, происходящие в модельной системе при внесении гидрофобного субстрата и выявить закономерности этого процесса;
-
изучить своеобразие липидного состава R- и S-вариантов Rliodococcus eryfhropolis, как представителя одного из доминирующих ]юдов естественного углеводородокисляющего бактериоценоза, в связи со значительной ролью липидов в обеспечении пассивного поглощения клетками гидрофобного субстрата;
-
изучить физиолого-биохимические свойства родококков с целью выявления механизмов феноменальной устойчивости этих бактерий к воздействию некоторых экстремальных факторов среды;
-
провести лабораторные испытания нового нефтеокисляющего биопрепарата, состоящего из бактерий Rhodococcus erythropolis и гидрофобного сорбента, насыщенного соединениями азота и фосфора.
Научная новизна
Проведено исследование естественного углеводородокисляющего бактериоценоза Можайского водохранилища, в результате которого были выявлены доминирующие роды и зональность их распределения, изучены сукцессионные перестройки данного бактериоценоза в течение летнего периода. Углеводородокисляющий бактериоценоз Можайского водохранилища представлен бактериями четырех родов: Rliodococcus, Acinetobacter, Pseudotnonas и Micrococcus, каждый из которых (кроме рода Micro-coccus) занимает в определенный период доминирующее положение.
Впервые прослежена динамика структурных перестроек пресноводного углеводородокисляющего бактериоценоза в естественных условиях, происходящих при попадании в экосистему углеводородов нефти. Отмечена активизация естественного нефтеокисляющего бактериоценоза при загрязнении водной экосистемы нефтепродуктами и изменение его таксономического состава. Выявлены наиболее активные деструкторы углеводородов - бактерии рода Rliodococcus.
Показано, что форма и структура колоний R. erythropolis связаны со структурой их клеточных стенок, важнейшим элементом которых яв-
ляются специфические липиды - эфиры миколовых кислот и дисахарида трегалозы.
Исследован механизм адаптации родококков к некоторым экстремальным факторам с[)еды, выявлена осмо- и термопротекторная роль дисахарида трегалозы.
Практическая значимость работы
Изучение перестроек углеводородокисляющего бактериоценоза под действием нефтяного загрязнения, проведенное на Можайском водохранилище, позволяет установить взаимосвязь между численностью и таксономическим составом естественного нефтеокисляющего бактериоценоза и интенсивностью процессов самоочищения в этом водоеме при внезапном нефтяном загрязнении. Бактерии рода Rliodococcus могут служить показателем загрязнения среды гидрофобной органикой.
В результате проведенных лабораторных испытаний биопрепарата «Родококк» для разрушения нефтяных пленок в водных экосистемах найден способ его использования в водной среде.
Апробация работы
Основные положения работы были доложены и обсуждены на конференции «Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, экологические проблемы», Пермь, октябрь 1996 г.; на семинаре касредры гидробиологии Биологического факультета МГУ, 1998 г.
Результаты работы представлены в 7 публикациях.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, 8 глав, общего заключения, выводов и списка литературы; изложена на 106страницах, включая 7 таблиц и 9 рисунков. Главы 1-3 представляют собой обзор литературы по проблеме диссертации; в 4 главе дана характеристика Можайского водохранилища, описание объектов и применявшихся методов; результаты работы изложены в главах 5 - 8, каждая из которых (кроме 8 главы) завершается обсуждением полученных результатов. Список литературы содержит 442 названий, в том числе 66 работ зарубежных авторов.
