Актуальность проблемы. Изучение циано-бактериальных матов обусловлено их важной ролью в эволюции биосферы на Земле. Накопление кислорода в древней атмосфере и образование строматолитов связано с развитием докембрийских циано-бактерильных сообществ (Заварзин, 1993; Герасименко, 2002; Орлеанский, 2002).
Современные циано-бактериальные маты встречаются в экстремальных водных экосистемах (Brock, 1978; Заварзин и др., 1989; Герасименко и др., 1989). На территории Забайкалья циано-бактериальные маты распространены в содовых озерах и термальных источниках. В циано-бактериальных матах сформирована устойчивая трофическая сеть, представленная функционально различными группами продуцентов и деструкторов. Основными продуцентами органического вещества (ОВ) микробных матов являются цианобактерии, развивающиеся в верхних слоях сообщества, а также фототрофные и литотрофные бактерии (Герасименко, Заварзин, 1993). Циано-бактериальные маты могут представлять собой природные модели для изучения закономерностей образования, захоронения и диагенеза ОВ.
В настоящее время изучены структура и функциональные группы микроорганизмов циано-бактериальных матов, участвующих в круговороте углерода и его соединений. Проведены исследования скорости продукционных и деструкционных процессов в циано-бактериальных матах (Brock, 1978; Горленко и др., 1986; Герасименко и др., 2002; Брянская, 2002; Намсараев, 2003). Однако химический состав ОВ и минеральных солей в циано-бактериальных матах практически не изучен.
Целью работы являлось изучение продукционных процессов и определение содержания и состава ОВ циано-бактериальных матов щелочных водных экосистем Забайкалья.
Задачи исследования: 1. Сравнить структуру и видовой состав циано-бактериальных матов из различных мест обитания.
2. Определить скорости образования ОВ в циано-бактериальных матах.
3. Определить содержание ОВ (углеводов, белков, липидов) и неорганических соединений в циано-бактериальных матах.
4. Изучить углеводный и аминокислотный состав циано-бактериальных матов.
5. Изучить изотопный состав углерода ОВ циано-бактериальных матов.
Научная новизна.
Впервые проведено исследование химического состава циано-бактериальных матов, где основными продуцентами ОВ являются нитчатые цианобактерии. Большая часть ОВ матов представлена углеводами, которые выполняют формообразующую и защитную роль в циано-бактериальном мате.
Впервые исследован углеводный и аминокислотный состав матов. В микробных сообществах идентифицированы дисахарид — целлобиоза и простые сахара — глюкоза, манноза, галактоза, рамноза, ксилоза, рибоза, фруктоза и арабиноза (фукоза).
В составе белков циано-бактериальных матов определены 20 аминокислот. Во всех образцах обнаружена диаминопимелиновая кислотаструктурный компонент пептидогликана. Показано, что аминокислотный состав циано-бактериальных матов изученных экосистем схож, а по содержанию Сахаров маты отличаются.
Впервые изучен изотопный состав углерода ОВ и минеральных солей циано-бактериальных матов. Показано, что цианобактерии матов содовых озер для синтеза ОВ используют углекислоту биогенного происхождения. Продуценты щелочных гидротерм фиксируют атмосферную и вулканогенную углекислоту. В образовании ОВ микробных матов метанового источника Сухая участвуют бактерии цикла метана, в результате чего биомасса наиболее обеднена изотопом |3С относительно состава ОВ матов гидротерм.
Практическая значимость.
Результаты диссертации расширяют представления о структуре и составе ОВ циано-бактериальных матов содовых озер и термальных источников. Результаты исследований могут быть использованы в биотехнологии для получения микробных биополимеров, бальнеологических исследованиях, учебном процессе при изучении курсов микробиологии и биохимии.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
1. в содово-соленых озерах и гидротермах развиваются циано бактериальные маты, различающиеся по структуре, видовому составу и.
содержанию ОВ и минеральных веществ. 2. Циано-бактериальные маты являются высокопродуктивными.
системами. Наиболее интенсивно продукционные процессы протекают.
в циано-бактериальных матах гидротерм, в которых максимальное.
содержание Сорг достигает 30%. Показано, что при температуре более.
50^С скорость продукции ОВ в матах гидротерм уменьшается. 3. Циано-бактериальные маты содовых озер и гидротерм близки по.
аминокислотному составу. В циано-бактериальных матах преобладают.
глутаминовая и аспараги1ювая кислоты, лейцин и аланин. Аминокислотный состав определяется доминирующими.
микроорганизмами. 4. В составе углеводов циано-бактериальных матов преобладают глюкоза.
и галактоза. В матах содовых озер отмечены более высокие мольные.
соотношения галактозы и арабинозы (фукозы), в матах термальных.
источников — ксилозы. 5. Показано, что цианобактерии матов содовых озер для синтеза ОВ.
используют углекислоту биогенного происхождения, фототрофы.
щелочных гидротерм фиксируют атмосферную и вулканогенную.
углекислоту. Выявлена прямая зависимость изотопного состава.
углерода ОВ матов гидротерм от содержания углеводов.
