Определение продукции бактерий

Величину продукции бактерий в водной среде определяют в расчете за сутки, пользуясь различными методами (скляночными, радиоуглеродными и др.).

Скляночные методы. Наиболее распространенным среди скляночных методов является метод М. В. Иванова, который основан на определении прироста общей биомассы бактерий, рассчитываемой по скорости размножения бактерий.

Метод Иванова. Пробу воды объемом около 1 дм³ отбирают из водоема в стерильную посуду. Из нее берут 10 см³ воды в стерильную пробирку и проводят учет общего количества бактерий методом прямого счета Разумова на мембранных фильтрах.

Отбирают 500 см³ этой же воды и фильтруют в стерильную посуду через прокипяченный мембранный фильтр № 6 с порами величиной около 7 мкм для удаления фито- и зоопланктона. Затем 250 см³ фильтрованной воды вносят в стерильную склянку с притертой пробкой вместимостью около 300 см³, которую помещают в водоем на 8 ч так, чтобы условия опыта по температуре и освещению максимально приближались к природным.

По окончании опыта из склянки отбирают воду в две стерильные пробирки. В одной из них воду фиксируют формалином, фильтруют через мембранный фильтр и определяют количество бактерий методом прямого счета Разумова. Из второй пробирки делают посев на среду МПА в чашки Петри для учета сапрофитных бактерий. Промежуток времени с момента посева исходной воды до подсчета выросших колоний считается продолжительностью опыта.

Количество бактерий рассчитывают по формуле Разумова и Родниной:

х = S₁∙N / ( S₂∙ V), (7.3)

где х – количество бактерий в 1 см³ воды;

S₁ – фильтрующая площадь прибора, мкм²;

S₂ – площадь поля зрения микроскопа, мкм²;

N– среднее количество микроорганизмов в одном поле зрения (из 40 полей зрения);

V – объем профильтрованной воды, см³.

Скорость размножения бактерий, или время генерации (время, необходимое для удвоения числа клеток), рассчитывается по формуле:

g = t · lg 1,8 / (lg B – lg b), (7.4)

где g – время генерации бактерий, ч;

b – исходное число бактерий;

В - количество бактерий в конце опыта;

t-продолжительность опыта, ч.

Расчет продукции бактерий осуществляется путем перевода численности бактерий в биомассу с помощью различных формул. Наиболее простой является формула Иванова:

y = b^′ / g + (b^′ - B^′ ) / t , (7.5)

где y – часовая продукция бактериальной массы, число клеток в см³/ч;

b^′ - количество бактерий в естественной нефильтрованной воде в начале опыта;

B^′ - то же в конце опыта;

g - время генерации, определённое в опыте с фильтрованной водой, ч;

t-продолжительность опыта, ч.

Радиоуглеродные методы. Радиоуглеродные методы определения продукции фотосинтезирующих, хемосинтезирующих и гетеротрофных бактерий, модифицированные С.И. Кузнецовым, Ю.И. Сорокиным и В.И. Романенко, в настоящее время широко применяются в гидромикробиологии. Они основаны на применении радиоактивного изотопа углерода С¹⁴.

Сущность методов. В испытываемую воду добавляют углекислый натрий, меченный по углероду – Na₂C¹⁴O₃. Из этого соединения автотрофные бактерии ассимилируют углекислоту C¹⁴O₂ и используют ее для построения органических веществ своих клеток. Они накапливают значительную биомассу, содержащую радиоактивный углерод C¹⁴.

Различают световую и темновую ассимиляцию CO₂. При ассимиляции CO₂ на свету наряду с фотосинтезом фитопланктона происходит и фотосинтез окрашенных (пурпурных и зеленых) серобактерий. При определении ассимиляции CO₂ в темноте получают суммарную величину хемосинтеза и гетеротрофной ассимиляции CO₂. Для определения количества образовавшегося органического вещества за счет хемосинтеза нужно из суммарной величины темновой ассимиляции CO₂ за счет бактериальных процессов вычесть величину гетеротрофной ассимиляции CO₂.

Опыты проводят в склянках с пробами воды с различных горизонтов водоема, в которую добавлен Na₂C¹⁴O₃. часть склянок помещают в черные мешочки для определения темновой ассимиляции CO₂ в процессе хемосинтеза и ассимиляции CO₂ гетеротрофными микроорганизмами. В светлых склянках определяют интенсивность фотосинтеза зеленых и пурпурных серобактерий. Склянки выдерживают в водоеме 24 ч. По окончании опыта биомассу отфильтровывают через мембранный фильтр и под торцовым счетчиком Гейгера определяют ее радиоактивность. Схема опыта представлена а таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Схема постановки опыта по определению фотосинтеза и хемосинтеза

Величина суточного хемосинтеза (или интенсивность хемосинтеза) – это продукция органического вещества в виде биомассы бактерий в сутки за счет хемосинтеза. Она определяется по формуле:

С_х = С_карб · r / (R · t) – С_тет , (7.6)

где С_х – содержание углерода свободной углекислоты и бикарбонатов в воде;

r – радиоактивность бактерий на фильтре, имн./мин на 1 дм³ профильтрованной воды;

t – срок инкубации склянок, сут;

R – общая радиоактивность воды в склянках после добавления в них раствора Na₂C¹⁴O₃,

имн./мин на 1 дм³;

С_тет – поправка на гетеротрофное усвоение CO₂ (для гетеротрофных микроорганизмов

составляет примерно 2% в конструктивном обмене).