Экологическая характеристика отдельных групп микроорганизмов в рыбохозяйственных водоемах

УДК 574.66:579.68

И. Ю. Киреева

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина

ECOLOGICAL CHARACTERISTIC
OF SOME MICROORGANISM GROUPS IN THE FISH FARM PONDS

I. Y. Kireeva

National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Важной задачей водной микробиологии является изучение структуры и функционирования сообществ (биоценозов) водных микроорганизмов; установление закономерных соотношений численностей видов в этих сообществах. Соотношение численности и биомасс разных видов бактерий подчиняется определенным правилам, а видовая структура сообщества меняется в процессе его развития (сукцессии) и под действием различных факторов, связанных с хозяйственной деятельностью человека. При исследовании водных экосистем открывается возможность количественного анализа круговорота вещества в них и изменений потока энергии при переходе с одного пищевого уровня на другой. Такой продукционно-энергетический подход на популяционном и биоценотическом уровнях позволяет сравнивать различия в ходе круговоротов веществ в в водоемах с разным уровнем антропогенной нагрузки. Основные этапы круговорота вещества и потока энергии хорошо известны для пресноводных экосистем, как и роль бактериальных ферментов в процессах самоочищения водоемов. В рыбохозяйственных водоемах (прудах) бактериальная активность зависит от количества органического вещества, которое связано с технологией выращивания рыбы и достигает особенно больших величин при искусственном кормлении рыбы, когда в водоемах скапливается большое количество несъеденных кормов и ухудшается экологическая обстановка. Поэтому показателем начальной стадии минерализации органических соединений могут служить количественные данные по различным физиологическим группам микроорганизмов, зависящие от типа водоема и уровня антропогенной нагрузки на него.

Объект исследования – выростные пруды в Астраханской области с интенсивной (кормление) и органической (без кормления) технологией выращивания рыбы в поликультуре при уплотненных посадках. Контроль – вода источника водоснабжения (водоподающий канал). Цель исследования – анализ динамики численности бактерий, участвующих в круговороте азота и бактерий, разлагающих белки, жиры и углеводы в рыбохозяйственных водоемах с разным уровнем антропогенной нагрузки.

Для количественного учета бактерий использовали питательные среды: 1 % пептонная вода (аммонификаторы), среда Виноградского (нитрификаторы первой фазы), среда Гильтая (денитрификаторы), казеиновый агар (протеолитические), крахмальный агар (амилолитические), среда Селибера с бром-тимол-блау (липолитические).

Анализ полученных результатов показал, что группа аммонифицирующих бактерий преобладала среди микроорганизмов, осуществляющих круговорот азота (табл. 1). При этом мини­мальная численность аммонификаторов наблюдалась в водоподающем канале – 12,3 тыс. кл./мл в начале вегетационного периода. В прудах их количество выражалось близкими величинами 18,3 (без кормления) и 32,2 тыс. кл./мл (интенсивное кормление). По мере прогревания воды и наращивания интенсивности рыбоводного процесса число аммонификаторов достигло максимума в конце вегетационного сезона, превысив исходные показатели в 10–15 раз.

Таблица. Численность бактерий, участвующих в круговороте азота
в воде обследованных водоемов

 

Динамика численности денитрифицирующих бактерий характеризовалась одновершинной кривой, пик которой наблюдался в начале августа и совпадал с наибольшей биохимической активностью этой группы бактерий во всех изучаемых водоемах. Контрольный водоем отличался минимальным числом денитрификаторов: в среднем за сезон их количество не превысило 11,1 тыс. кл./мл, что в 1,8 раза меньше, чем в пруду без кормления рыбы и в 3,0 раза меньше, чем в пруду с кормлением. Анализ количества нитрифицирующих бактерий (первой фазы) выявил их максимальную численность только в начале сезона (июнь), что в среднем составило 300 кл./мл. Необходимо указать, что именно в этот период во всех водоемах были самые благоприятные кислородные условия, а как известно процесс нитрификации происходит только в кислородной зоне. К сентябрю количество нитрификаторов первой фазы снизилось на три порядка. Минимальная численность (1 кл./мл) отмечалась в контроле, в отдельные даты они вовсе отсутствовали. Среднесезонные показатели нитрификаторов в пруду с интенсивным кормлением рыбы не превысили 78 кл./мл, а без кормления – 100 кл./мл. К концу вегетационного периода численность нитрифицирующих бактерий закономерно снижалась, так как они являются показателями конечных стадий разложения органического азотсодержащего вещества. Кроме того, нами изучены количественные показатели групп микроорганизмов, разлагающих белки, углеводы и жиры.

Среди анализируемых групп бактерий доминировали амилолитические, в сезонной динамике которых четко прослеживались два пика: летний и осенний. Июньский пик пришелся на начало кормления рыбы, когда в прудах резко возросло количество углеводов, поступающих из комбикормов. Сентябрьский подъем численности совпал с накоплением в обследованных водоемах остатков несъеденных кормов, органического материала и отмирающего фитопланктона. Наибольшее количество бактерий, разлагающих углеводы, обнаружено в пруду с интенсивной технологией выращивания рыбы (260 тыс. кл./мл при минимуме 44,0 тыс. кл./мл). В пруду без кормления амилолитических бактерий было в среднем в 2,2 раза больше, чем в контроле. При этом динамика численности этой группы микроорганизмов в контроле характеризовалась одновершинной кривой с пиком в июле (26 тыс. кл./мл), когда отмечались максимальные температуры воды (+28°С). Преобладание амилолитических бактерий в воде обследованных водоемов можно объяснить большим содержанием углеводов в корме. Динамика количества протеолитических бактерий характеризовались наличием одного июльского пика. Кормовая нагрузка на водоем сопровождалась ростом числа микроорганизмов, разлагающих белки. В пруду без кормления рыбы их среднесезонный показатель составил 24,5 тыс. кл./мл, что в 3,2 раза меньше, чем в пруду с интенсивным кормлением. Диапазон колебаний количества протеолитических микроорганизмов в опытных прудах составил 13–36 и 20–125 тыс. кл./мл соответственно. В контроле обнаружено не более 12 тыс. кл./мл протеолитических бактерий, а их средний за сезон показатель не превысил 5,6 тыс. кл./мл, что меньше в 6 раз, чем в пруду с прикормом и в 14 раз, чем в пруду с интенсивным кормлением.

Самой малочисленной была группа липолитических бактерий, в динамике которой наблю­дался один пик, совпавший с периодом наибольшего прогревания воды. В контроле количество бактерий этой группы не превысило 2,3 тыс. кл./мл и в среднем за сезон составило 1,6 тыс. кл./мл. В пруду с кормлением численность липолитических микроорганизмов была максимальной (12 тыс. кл./мл), в среднем за сезон наблюдалось 7,6 тыс. кл./мл, что в 3 раза больше, чем в пруду без кормления. Наибольшая численность липолитических бактерий во всех изучаемых водоемах приходилась на середину лета – период максимальных температур воды. Общим для обследованных прудов являлось снижение численности бактерий, разлагающих белки, углеводы и жиры к концу периода вегетации.

Таким образом, усиление антропогенной нагрузки на водоем в виде интенсивного кормления рыбы приводит к увеличению численности групп аммонифицирующих, денитрифици­рующих и амилолитических бактерий при одновременном снижении численности нитрифи­каторов первой фазы, что свидетельствует об ухудшении микро­биологического режима, усилении гнилостных процессов и создании в таких водоемах условий для значительных потерь азота.

---

Zoocenosis — 2009
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали V Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: Ліра, 2009. – С. 107-109.