Видовой состав и экофизиология цианобактерий солоноватых и соленых озер южного Забайкалья (стр. 4 )

Рис. 1. Зависимость содержания

хлорофилла а от концентрации

NaCl и рН

Смена видов в сообществе происходила следующим образом: при минерализации 1-50 г/л (рН 7,5-9,5) доминировала Nodularia sp. Leptolyngbya sp. и D. salina встречались реже. В интервале 50-100 г/л происходила качественная и количественная смена сообщества с цианобактерий на эукариотические водоросли, сопровождающаяся снижением содержания хлорофилла а (рис. 1).

Наиболее благоприятными для роста цианобактерий являлись значения рН 8,5-9,5. рН 7,5 частично ограничивал рост, а в совокупности с высокой соленостью делал его невозможным.

Диапазон развития цианобактерий находился в пределах 1-50 г/л NaCl с оптимумом при 1-10 г/л. Уменьшение содержания хлорофилла а при солености более 100 г/л NaCl происходило на фоне высокой численности, но низкой, по сравнению с цианобактериями, биомассы эукариотных водорослей.

4.3.2. Анализ видового состава цианобактерий с помощью коэффициента флористической общности Жаккара

С помощью коэффициента флористической общности Жаккара (k) был проанализирован состав цианобактерий солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья на видовом и родовом уровнях.

Анализ данных показал, что коэффициенты сходства варьируют в широких пределах (k = 0-0,75). Самые низкие коэффициенты сходства (k = 0-0,063) получены при сопоставлении видового и родового спектров цианобактерий, развивающихся в низких и высоко минерализованных озерах (солоноватые озера и рассолы, соответственно) (рис. 2 А, Б). Это свидетельствует о значительном морфологическом отличии цианобактериальных комплексов озер с пограничными значениями минерализации. Наибольшие коэффициенты сходства (0,75 для родов, 0,44 для видов) получены при сопоставлении таксономического спектра озер с близкими значениями минерализации, что объясняется присутствием значительного количества общих видов цианобактерий.

А

Б

Рис. 2. Дендрограмма сходства комплексов цианобактерий различных озер, построенная методом невзвешенного попарного арифметического среднего на основании коэффициента Жаккара, рассчитанного для видовых таксонов (А) и для родовых таксонов (Б). Расстояние Эвклидовое.

4.4. Функциональная активность продуцентов исследуемых озер

Скорости продукционных процессов в цианобактериальных матах

Скорость общего фотосинтеза в цианобактериальных матах озер Южного Забайкалья составляла 18,4-336,0 мг С/м2∙сут, темновой фиксации – 2,9-19,4 мг С/м2∙сут (табл. 4).

Таблица 4

Скорость продукционных процессов

в цианобактериальных матах озер (мг С/м2∙сут)

Озеро	Дата	М, г/л	Общий фотосинтез	Аноксигенный фотосинтез	Темновая фиксация
мг С/м2∙сут	% от продукции фотосинтеза
Борзинское	08.2002	322	201,7-336,0	0	0	0
Хилганта	07.2003	164	63,5	0	0	0
Бабье	08.2002	85,1	50,7-123,7	0	0	0
Хилганта	08.2001	82,0	756	538	71	41,4
Хилганта	04.2004	30,0	18,4-22,9	0,46-0,52	2,0-2,8	5,02-8,56
Соленое	09.2002	11,4	72,5-262,5	31,2-47,0	11,8-64,8	н. о.
Верхнее Белое	06.2002	9,4	541,9	49,6	9,15	2,9
Соленое	06.2004	8,0	78,4-81,5	2,4-3,3	3,06-4,04	11,4-19,4

Скорость аноксигенного фотосинтеза находилась в пределах 0,46-538,0 мг С/м2∙сут. Доля аноксигенного фотосинтеза в продукции органического вещества (ОВ) варьировала от 2 до 71%. Продуктивность матов исследованных озер Южного Забайкалья значительно уступает продуктивности матов озер Восточно-Африканской рифтовой зоны (11600 мг С/м2∙сут) (Grant et al., 1990). Это объясняется значительными колебаниями температуры в течение года и более коротким вегетационным периодом в озерах Южного Забайкалья, что не позволяет данным микробным сообществам развиваться и функционировать в постоянном режиме.

Сравнение данных по продукции цианобактериальных матов оз. Хилганта с литературными данными показало, что засушливые условия и низкая температура значительно снижают продуктивность сообщества (Намсараев, Намсараев, 2007). В летний период скорость общего фотосинтеза была максимальной при солености 32-41,5 г/л и составляла 3600-3860 мг С/м2∙сут (табл. 5). При повышении минерализации до 82-164 г/л она значительно снижалась (63,5-756 мг С/м2∙сут). Такая же тенденция наблюдалась и при понижении температуры.

Таблица 5

Продукция в цианобактериальных матах озера Хилганта (мг С/м2∙сут)

Дата	Т, оС	М, г/л	Общий фотосинтез	Темновая фиксация
17.07.2003	30,0	164,0	63,5	н. о.
20.08.2001	26,0	82,0	756,0	41,40
21.07.1996"	34,0	45,0	3840,0	н. о.
05.07.1995"	28,0	41,5	3600,0	н. о.
08.08.1999"	24,0	32,0	3860,0	26,27
07.04.2004	0,5	30,0	18,4	8,56

Здесь и далее: " - данные , (2007 г.).

Изотопный состав углерода цианобактериальных матов

Изотопный состав углерода d13С микробных матов и донных осадков был исследован в озерах Зун Торей, Белое, Соленое и Хилганта. Изотопный состав углерода ОВ в озерах варьировал от -14,80‰ до -30,63‰ (табл. 6). Значения d13С карбонатов микробных матов в исследованных озерах варьировали от -0,14 до -12,15‰.

В озере Хилганта изотопный состав углерода был исследован в разные годы. В водный период (1998 г.) в озере наблюдалось утяжеление изотопного состава углерода ОВ до -15,60‰. В засушливый период (2007-2008 гг.) отмечалось облегчение изотопного состава ОВ (-30,63‰). Соотношение 12С/13С углерода ОВ в нижних слоях цианобактериального мата в водный период было равно -14,8‰ (табл. 6). По-видимому, основная часть ОВ нижних слоев мата образуется в результате деструкции цианобактерий. Значения d13С карбонатов цианобактериальных матов в водный период был равен -0,14‰, в засушливый период – от 8,65‰ до 9,83‰.

Таблица 6

Изотопный состав углерода цианобактериальных матов озер Забайкалья (‰)

Озеро, толщина мата	Дата	d13СОВ	d13Скарб
Хилганта", 0-2 см	08.1998	-15,60	-0,14
2-4 см	« «	-14,8	-
Хилганта, 0-2 см	08.2007	-30,63	-8,65
2-4 см	« «	-27,67	-9,83
Хилганта	08.2008	-27,75	-8,21
Зун Торей	08.2008	-27,90	-9,20
Белое	07.2008	-19,48	-12,05
Соленое	08.2008	-27,27	-12,15

4.5. Экофизиология и систематическое положение цианобактерий

4.5.1. Филогенетическая характеристика цианобактерий

Из донных осадков и микробных матов исследованных озер было выделено шесть монокультур цианобактерий (табл. 7). Три культуры (Cya 1, 2, 10) отнесены к роду Phormidium, две культуры (Cya5, 6) – к роду Nodularia, одна культура (Cya 4) – к Pseudanabaena.

Культуры Cya 1 и Cya 2 были выделены из цианобактериальных матов озер Сульфатное и Ехэ Тором, но по морфологическим характеристикам, лишь с некоторыми вариациями в размерах, являлись идентичными Oscillatoria brevis (Еленкин, 1949) или Phormidium breve (Komárek & Anagnostidis, 2007) (рис. 3 А).

Таблица 7

Культуры цианобактерий, выделенные из исследованных озер

Культура	Озеро	Классификация по Еленкину (1949), Голлербах и др. (1953)	Классификация по Komárek&Anagnostidis (1999, 2007)	На основе сиквенса 16S РНК
Cya 1	Сульфатное	Oscillatoria brevis (Kűtz.) Gom.	Phormidium breve (Kűtz. et Gom.)	Phormidium sp.
Cya 2	Ехэ Тором	Oscillatoria brevis (Kűtz.) Gom.	Phormidium breve (Kűtz. et Gom.)	Phormidium sp.
Cya 4	Сульфатное	Phormidium frigidum Fritsch.	Pseudanabaena frigida (Fritsch) Anagnost.	-
Cya 5	Хилганта	Anabaena sibirica (Pop. et Degt.) Elenk.	Nodularia sp.	Nodularia sp.
Cya 6	Горбунка	Anabaena sibirica (Pop. et Degt.) Elenk.	Nodularia sp.	Nodularia sp.
Cya 10	Хилганта	Phormidium sp.	Phormidium sp.	Phormidium sp.