VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Море является естественной и в то же время специфической средой обитания разнообразных микроорганизмов. Характерный солевой состав, низкие температуры, высокое давление, малые концентрации органических веществ, разреженность флоры и фауны составляют главные экологические особенности открытых областей морей и океанов для жизнедеятельности микробов.

Первые микробиологические исследования в морских водоемах и океанах были проведены еще в прошлом столетии, однако они ограничивались сравнительно узкой задачей - установить наличие и состав бактерий в море. Начало выяснения роли микроорганизмов в процессах круговорота веществ в водной массе мирового океана было положено работой Б. Л. Исаченко с этого времени эта работа определила на многие годы направление микробиологических исследований морей и привела к возникновению морской микробиологии как самостоятельной научной дисциплины.

В настоящее время морская микробиология располагает уже значительным фактическим материалом. Эта дисциплина занимает особое и исключительно важное место в разработке проблемы продуктивности морских и океанических вод. Благодаря своей высокой и разносторонней ферментной активности микроорганизмы, распространенные в водной толще, выступают как биокатализаторы реакций, составляющих основные звенья круговорота биогенных веществ. Им принадлежит выдающаяся роль в превращении и образовании органической материи.

Микроорганизмы способны адаптироваться к изменяющимся условиям среды обитания.

Цель преддипломной практики: научиться работать с морскими микроорганизмами, выделенными из акваторий с разной антропогенной нагрузкой.

Задачи:

1) научится работать с необходимым лабораторным оборудованием;

2) освоить методы выделения микроорганизмов из естественной для них среды обитания;

3) выделить морские микроорганизмы из грязных и чистых районов

4) освоить бактериологические методы исследования;

5) изучить культуральные свойства

Материалы и методы

1.  
   1. Отбор проб

Пробы отбирались в летний период времени, с 20.06.14 по 20.07.14 в б.Золотой рог, б. Круглая (о. Русский), б. Киевка, б. Находка.

Пробы отбирались с глубины 10-15 см от поверхности воды в стерильную посуду (пластиковый шприц V=20 мл).

Глубинные пробы отбирались стерильным батометром, состоящим из платформы с грузом, к которой прикрепляется стерильная емкость для отбора проб с пробкой (при этом пробка открывается с помощью прикрепленной к ней веревки при достижении нужной глубины).

Придонные пробы отбирали с глубины 30 - 50 см отдна. Непосредственно перед отбором руки обрабатывали 95% этиловым спиртом. Бактериологическое исследование отобранных проб производился не позднее двух часов с момента отбора.

1.  
   1. Описание мест отбора проб

Золотой Рог — бухта в заливе Петра Великого Японского моря. По обоим берегам расположен город Владивосток. Бухта является удобным местом стоянки судов. Здесь также располагаются торговый и рыбный порты, судоремонтные предприятия.

Бухта вдаётся в северный берег пролива Босфор - Восточный между мысом Тигровый (43°06′ с. ш. 131°53′ в. д. (G) (O)) и находящимся в 1,2 морской мили к востоку-северо-востоку (ENE) от него мысом Голдобина. С северо-запада бухта ограничена полуостровом Шкота.

Глубины на входе в бухту составляют 20—27 м. Далее к вершине бухты они постепенно уменьшаются. Глубины у причалов от 5,2 до 15,2 метров. Грунт на дне илистый. Берега бухты Золотой Рог, изначально преимущественно холмистые и обрывистые, искусственно выровнены и местами расширены для портовых сооружений. Берег вершины бухты низкий, к нему выходит долина, по которой протекает речка Объяснения. Почти на всём протяжении берега укреплены стенками, оборудованы причалами и пирсами.

Бухта Золотой Рог защищена от волнения всех ветров, кроме штормовых. Осенью и зимой в бухте преобладают северные и северозападные ветры, сопровождающиеся сухой и ясной погодой, а также понижением температуры и повышением атмосферного давления. Зимние и осенние ветры бывают продолжительными и достигают скорости 6—8 м/с и более. Летом дуют преимущественно южные и юго-восточные ветры, часты дожди и туманы. Летом и весной скорость ветра незначительно меньше, чем зимой.

Туманы в бухте наблюдаются с апреля по август. Чаще всего они наблюдаются в июне и июле. Как правило, туманы проявляются при юго-восточных ветрах, которые приносят их со стороны Уссурийского залива. Во время штиля туманы бывают реже.

Приливы в бухте Золотой Рог неправильные полусуточные.

Рис.1. карта отбора проб. Бухта Золотой Рог

Бухта расположена в центре Владивостока и интенсивно используется в городском хозяйстве. Её берега практически на всём протяжении обустроены причальными сооружениями и заняты под стоянку судов. На берегах бухты расположены Владивостокский морской торговый порт, Владивостокский рыбный порт, судоремонтный завод «Дальзавод», а также части Тихоокеанского флота. В результате небрежного использования экология Золотого Рога находится в бедственном положении. На поверхности её плавает мусор и видна масляная плёнка нефтепродуктов (http://ru.wikipedia.org).

Бухта Круглая расположена на острове Русский. Близко расположены бухты Воевода, Мелководная. Бухта Круглая вдается в северный берег бухты Воевода.

Северо-западным входным мысом бухты Круглая является низкий мыс Песчаный. Берега, прилегающие к входным мысам бухты Круглая, низкие, песчаные и отмелые.

Рис.2 Бухта Круглая

Бухта Киевка.

Б. Киевка располагается в южной части побережья Приморья (рис.) на широте около 42°50' с.ш., имеет широтную протяженность и открыта с южной стороны. Западная граница бухты – мыс Суткового (133°37' в.д.), восточная – мыс Островной (133°43' в.д.).

Рис.3 Карта-схема района исследования и станций отбора проб

Глубины в открытой части бухты – около 20м; по направлению к вершине бухты до изобаты 10 м они уменьшаются плавно, а затем резко. В донных отложениях преобладают песок и песок с илом. Степень заилости повышена на участках, прилегающих к устью р.Киевка, которая впадает в бухту двумя рукавами, из них главным является западный, расположенный примерно на 133°39' В.Д.. Годовой сток р. Киевка составляет около 1 км³ (в наиболее водные годы – вдвое больше) и поступает в основном в течение двух периодов – весеннего (май-июнь) и летнего (август-сентябрь) паводков. Но фактически летние паводки гораздо сильнее весенних, так как они вызываются сильными кратковременными дождями, обычно при выходе на Приморье тропических циклонов («тайфунов»). Максимальный мгновенный расход р. Киевка оценивается в 1500 м³/c (0,13 км³/сут); такие паводки наблюдаются только в августе.

В западную периферию бухты вторгается поток из бухты Мелководной. Но на большей части бухты в подповерхностном слое преобладает движение вод на запад, северо-запад, связанное с распространением донных шельфовых вод из района формирования в бухте Преображения.

Летняя структура вод с прогретым и распресненным поверхностным слоем, резким сезонным пикноклином и относительно холодным подповерхностным слоем (представленным глубиной шельфовой водной массой, поэтому менее холодным, чем в открытом море) в бухте хорошо прогревается. Западный участок (от мыса Суткового до бухты Северной) отличается более высокими температурами во все сезоны от восточной части бухты (бухта Чухуненко, Матросова). Период максимального прогрева в бухте Киева приходиться обычно на конец августа – начало сентября, после чего начинается понижение температуры поверхностно слоя, и в ноябре он разрушатся как в следствие выхолаживания, так и в результате штормового перемешивания.

В отличие от зимы, летом, когда преобладают прижимные ветры южных румбов, шлейф приэстуарных вод распространяется обычно не в открытое море, а вдоль берега на юго-восток, хотя во время паводков на р. Киевка сброс распресненных вод на юг возобновлялся. В то же время летом б. Киевка подвергается возрастающему влиянию вод открытого моря, как холодных вод Приморского течения, вторгающихся в восточную часть бухты из-за мыса Островного, так и более теплых и соленых поверхностных субарктических вод, вторгающихся в основном в центральную и восточную части бухты, но иногда так же в западную ее часть. Летняя циркуляция вод в вершине б. Киевка имеет антициклонический характер, что обусловливает относительно «мористый» режим ее западной части и смещение зоны, подверженной влиянию материкового стока, к востоку, в район подводной грады от о. Второго, несмотря на то что р. Киевка впадает в западную часть бухты. Юго-восточной части бухты свойствен еще более «мористый» режим. Хотя в ней формируется своя небольшая ячейка антициклонической циркуляции, влияние распреснения к востоку от о. Второго прослеживается слабо.

Летом условия среды на разных участках дна бухты зависят от того, заняты придонные горизонты поверхностными либо подповерхностными водами. Перемещение разделяющего их у дна бентического фронта в основном имеет характер постепенного увеличения глубины залегания в течение лета. Апвеллинги, в отличие от соседней бухты Мелководной, для летнего сезона в б. Киевка не характерны.

Б. Киевка относится к типу бухт со свободным водообменном имущественным береговым стоком. Основными гидрологическими процессами, определяющими режим вод бухты, являются сток р. Киевка вторжения вод из открытого моря и соседних бухт, формирование/разрушение сезонной стратификации, а осенью также апвеллинги. Влияние материкового стока наиболее существенно в период паводков (летом), а зимой условия в бухте формируются в основном вторжениями вод из соседних акваторий. Наиболее подвержена влиянию речного стока центральная часть бухты, восточная ее часть более зависит от вторжений вод из открытого моря и бухт Соколовской – Преображения, а западная периферия – от вторжений вод из бухты Мелководной и прилегающей к ней акватории.

Центральная часть бухты (от о. Скалы до о. Второго, отмель у о. Второго) в наибольшей степени подвержена распреснению, а также заливанию, однако толщина распресняемого слоя даже в период паводков не превышает 5 м, обычно – около 1 м. (Зуенко, Рачков, 2003).

Бухта Находка

Бу́хта Нахо́дка — бухта на западе Залива Находка Японского моря, на юге Приморского края. Длина 4,6 км, ширина 1,8 км. Бухта была открыта 18 июня 1859 года пароходо-корветом «Америка».

В отличие от практически незамерзающего залива, зимой бо́льшая часть бухты замерзает. Бухта отлично защищена от сильных ветров и высоких волн.

На берегу бухты располагаются Находкинский морской торговый порт, Находкинский морской рыбный порт, НСРЗ и ПСРЗ — крупнейшие предприятия города Находки.

Рис.4 Карта отбора проб. Бухта Находка

1.3 Поверхностный посев

Перед посевом поверхностным способом разливают расплавленную, агаризованную, питательную среду в ряд стерильных чашек Петри по 15 – 20 мл в каждую. Чашки оставляют на горизонтальной поверхности до тех пор, пока среда не застынет. Поверхность araризованных сред перед посевом подсушивают для удаления конденсационной воды. С этой целью чашки Петри открывают и застывшей средой вниз помещают на 20 – 30 мин в сушильный шкаф, нагретый до 70 – 80°. Предварительно шкаф необходимо простерилизовать.

После того как среда готова, на ее поверхность стерильной пипеткой наносят точно измеренный объем 0,1 мл исследуемой пробы и распределяют его стерильным стеклянным шпателем по поверхности среды. После посева чашки Петри помещают в термостат крышками вниз.

Колонии бактерий подсчитывают через день, колонии грибов и дрожжей – через 5 - 7, а колонии актиномицетов – через 7 - 15 суток инкубации в термостате.

Подсчет, как правило, проводят, не открывая чашек Петри. Для удобства чернилами или карандашом по стеклу отмечают просчитанную колонию точкой на наружной стороне дна чашки.

Из существующих способов выделения чистых культур наибольшее признание получил классический метод Коха. Он заключается в том, что посевной материал наносят на поверхность плотной питательной среды в чашке Петри. Клетки микроорганизмов прикрепляются к определенному участку поверхности и при размножении образуют видимые глазом скопления-колонии. Из отдельных изолированных колоний микробов проводят пересев на питательную среду в пробирках («косяки») и через определенный промежуток времени (характерный для каждого вида микроорганизмов) получают чистую культуру в достаточном объеме.

1.  
   1. Питательные среды

Питательный агар для культивирования микроорганизмов (г/л): пептон ферментативный, сухой для бактериологических целей – 9,0, гидролизат казеина ферментативный, неглубокой степени расщепления – 8,0, дрожжевой экстракт – 3,0, хлорид натрия – 5,0, натрий гидроортофосфат – 2,0+0,5, агар микробиологический – (10,5 +2,5), pH (7,2+0,2).

Среда для морских микроорганизмов (СММ)(питательная среда, адаптированная для морских гетеротрофов) – (г/л): CaCO₃ – 1.0, MgSO₄ – 1.0, пептон – 5.0, дрожжевой экстракт – 5.0, K₂HPO_{4 –} 0.2, глюкоза – 0.2, агар – 15.0, H₂O искусственная морская^* – 500 мл, H₂O дистиллированная – 500 мл; pH – 7.8–8.1 (YouchimizuKimura, 1976).

Искусственная морская вода (г/л): NaCl – 27.5, MgCl₂ – 5.0, MgSO₄·7H₂O – 2.0, CaCl₂ – 0.5, KCl – 1.0, FeSO₄ – 0.001 ( YouchimizuKimura, 1976 ).

Среда Сабуро : Пептон — 10,0 г/л; Глюкоза — 40,0 г/л; Агар-агар — 15,0 г/л.

Результаты и обсуждения

Из исследуемых районов было выделено 129 изолятов, из них 38 из б. Золотой Рог, 29 из б. Круглая, 36 из б. Киевка, и 28 из б.Находка

По результатам общей численности колоний, выросших на чашках Петри (таб.5) Золотой Рог обладает высокой численностью морских микроорганизмов, но небольшим видовым разнообразием (б. Золотой Рог подвержена антропогенному воздействию (техногенному и хозяйственно-бытовому загрязнению), обладает низким водообменом).

По данным литературы, на берегу б. Находка расположены Находкинский морской торговый порт, Находкинский морской рыбный порт, то есть она подвержена антропогенному воздействию, это обьясняет наличие высокой численности микроорганизмов.

Б. Киевка - открытая бухта. За счет различных течений обладает высоким и постоянным водообменном (водообмен обеспечивает распространение питательных веществ во все слои водной толщи). Это, в свою очередь, влияет на благоприятное развитие микроорганизмов. Вода в бухте больше обогащена кислородом, чем например, б. Золотой Рог ; имеет более высокую температуру, это также влияет на богатое микробное разнообразие.

В Б. Круглая небольшое количество видов и невысокая численность.

Список литературы

1. Зуенко Ю.И., Рачков В.И. Основные черты гидрологического

и гидрохимического режима вод бухты Киевка (Японское море) // Изв. ТИНРО. 2003. Т. 133. С. 303–312.

2. Микробиологическая оценка качества природных вод, летняя учебно-полевая практика: учебное пособие по летней полевой практике студентов/ Л.С. Бузолева. – Владивосток: Изд-во , 2011. -ISBN

3. Практикум по микробиологии: учеб. пособие / Под ред. профессора Н. С. Егорова. - М.: Изд. Мос. Университета. - 1976. - 307 с.

4. Youchimizu M., Kimura T. Study on intestinal microflora of Salmonids // Fish. Pathol.– 1976.– Vol.10.– N.2.– P. 243–259.

5. http://ru.wikipedia.org

6. http://wikimapia.org

Код для цитирования: Скопировать