MICROBIOCENOSIS OF THE ARAL SEA BASIN IN THE CONDITIONS OF THE ENVIRONMENTAL CRISIS 

 

Mashhura Mavloniy

Member of the Academy of the Republic of Uzbekistan, Doctor of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Technical Microbiology of the Institute of Microbiology of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

Nodira Ruzieva

Junior Researcher, Laboratory of Technical Microbiology, Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,

Uzbekistan, Tashkent

 

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования одного из аспектов микробиологической экологии – микробиоценоз осушенных берегов Арала. Процесс исчезновения Аральского море является примером радикального изменения экосистемы современности. Эти изменения экосистемы стали причиной изменения видового состава растений, животных и микроорганизмов. В работе рассмотрены бактерии, микроскопические грибы и дрожжи, обитающие в экстремальных условиях в высушенной зоне Аральского моря. Впервые дана микробиологическая характеристика почвенного покрова осушенных берегов Арала. Экспериментально установлено количественное содержание в микробном сообществе Приаралья четырех физиологических групп микроорганизмов: бактерии - 50-55%; дрожжи - 2-3%; микроскопические грибы - 30-35%; актиномицеты - 12-15% от общего количества микрофлоры. В результате исследования собран ценный материал по систематике микроорганизмов, обитающих в “жестких” экстремальных условиях природы.

ABSTRACT

The article presents the results of a study of one of the aspects of microbiological ecology - microbiocenosis of the drained shores of the Aral Sea. The disappearance of the Aral Sea is an example of a radical change in the ecosystem of our time. These ecosystem changes caused changes in the species composition of plants, animals and microorganisms. The paper considers bacteria, microscopic fungi and yeast that live in extreme conditions in the dried area of ​​the Aral Sea. For the first time, the microbiological characteristics of the soil cover of the drained shores of the Aral Sea are given. The quantitative content of four physiological groups of microorganisms in the microbial community of the Aral Sea region was experimentally established: bacteria - 50-55%; yeast - 2-3%; microscopic fungi - 30-35%; actinomycetes - 12-15% of the total microflora. As a result of the study, valuable material was collected on the taxonomy of microorganisms living in “harsh” extreme conditions of nature.

 

Ключевые слова: Аральское море, изменения экосистемы, экологический кризис, экстремальные условия, систематика микроорганизмов, биоценоз, бактерии, микроскопические грибы, дрожжи.

Keywords: Aral Sea, ecosystem changes, extreme conditions, ecological crisis taxonomy of microorganisms, biocenosis, bacteria, microscopic fungi, yeast.

 

Изучение микрофлоры природных ниш экстремальных зон Центральной Азии, в частности, Приаралья является одной из актуальных проблем систематики микроорганизмов. Эти исследования необходимы не только для знания экологического состояния местности, но и для нахождения новых штаммов и видов микроорганизмов, приспособленных к обитанию в экстремальных условиях внешней среды, поскольку эколого-географические условия Аральского региона Каракалпакистана накладывают свой отпечаток на количественный и видовой состав микроорганизмов четырех физиологических групп. Выделение и определение штаммов микроорганизмов необходимы не только для выявления наиболее стойких бактерий, грибов, дрожжей, но и пополнения коллекции микроорганизмов Центральной Азии, который в дальнейшем может быть использован для селекции и генной инженерии.

Аральское море появилось, по данным абсолютного датирования с помощью радиоуглеродного метода, примерно 17,6 тыс. л. н., когда начали активно таять горные ледники Памира и Тянь-Шаня. Период с 17,6 до 15,3 тыс. л. н. существовал постоянный обильный приток речных вод в озерную.  Начиная с 1961 года уровень моря понижался с возрастающей скоростью от 20 до 80—90 см/год [1, Стр.75-105 ] С 1961 по 1985 год забор воды составил 12,8 км³, тогда как до дельт Амударьи и Сырдарьи по неизвестным причинам не доходило 16,3 км³. В результате обмеления резко выросла (практически в 10 раз) солёность Большого Арала, что вызвало вымирание многих видов флоры и фауны, приспособленных к меньшей солёности. Большой Арал потерял рыбохозяйственное значение, закрыты порты [2, Стр.33-55].

Большинство ученых склоняются к мнению, что эти изменения водного режима Аральского моря вызваны   из-за антропогенного вмешательства [5, Стр.12-34]. Мы придерживаемся мнения, что активное развитие поливного сельского хозяйства ускорило процесс усыхания Арала. Однако, с точки зрения, научных исследований бассейн Аральского моря представляет уникальную природную экосистему, где обитают микроорганизмы в экстремальных условиях.

Микрофлора Приаралья до настоящего времени изучена недостаточна. Поэтому целью наших исследований является изучение микроорганизмов различных физиологических групп, таксономическое описания доминирующих видов, установление их распространения в почвах осушенных берегов Арала. Пробы из почв (на глубине 10, 20 и 30см) отбирали из нескольких десятков точек осушенных берегов Арала по сезонам года на протяжении трех лет.

Численность микроорганизмов устанавливали методом прямого подсчета. Изучение культуральных, морфологических, физиолого-биохимических свойств и идентификацию выделенных в чистую культуру микроорганизмов проводили по методикам Н.С. Егорова, Ф.М. Герхардта, Д.Берджи - бактерии; В.И. Кудрявцева (1954) и Lodder (1970) - дрожжи; Н.А. Красильникова (1949) - актиномицеты; Й.М. Пидопличко (1953) - микроскопические грибы [3, Стр.24-34],[4, Стр.54-62].

В процессе исследования были выделены более 200 чистых культур микроорганизмов (в том числе 120 штаммов) для дифференцирования их до видов. Выделенная микрофлора состоит из большого количества бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов и дрожжей. При посеве образцов почвы на элективные твердые питательные среды наблюдается обильный рост розоватых, желтых и белых колоний бактерий. Среди бактерий, выделенных в весенний, летний и осенний периоды, преобладают неспороносные формы. Подобная закономерность характерна и для дрожжей.

Изучение численности микроорганизмов различных физиологических групп в зависимости от глубины взятия проб показало значительное снижение количества клеток бактерий и дрожжей в зависимости от глубины грунта (таблица).

Таблица 1.

Видовое разнообразие микрофлоры осушенных берегов Арала

Бактерии

Микроскопические

грибы

Дрожжи

Arthrobaсter sp.

Aspergillus sp.

Candida sp.

Arthrobaсter chroococcum

Altemaria

C. tropicalis

Bacillus circulans

Cladosporium sp.

C. krusei

Вас. subtilis

Penicillium sp.

C. guilliermandii

Вас. brevis

Gliomasterium sp.

Trichoderma sp.

Вас. mycoides

Fusarium sp.

Tr. cutaneum

Bacteroides sp.

 

Torulopsis sp.

Bacterium sp.

 

Tor. fomata

Bact. candicans

 

Tor. cutaneum

Bact. album

 

Gryptococcus sp.

Bact. sulfuricum

 

Gr. albidus

Bact. parvulum

 

Rhodotolura sp.

Chromobacterium sulfureum

 

Rh. flava

Chr. flavrinum

 

Rh. minuta

Ch. chlorinum

 

 

Micrococcus sp.

 

 

M.luteus

 

 

Pseudomonas sp.

 

 

Ps. fluorescens

 

 

Ps. putida

 

 

Ps. herbicola

 

 

Ps. sinuosa

 

 

Ps. brevis

 

 

Rhodcoccus erythropolis

 

 

Rhod. luteus

 

 

Rhod. rubber

 

 

Rhod. terrae

 

 

 

Преобладающими являются окрашенные в желтый цвет herbicola; Chromobacterium sulferium; цветные кокки - micrococcus luteus; Micr. albikans; Micr. cinnabareus. В загразненных водах часто встечаются Bacterium album, Bad. sulfuricum, Pseudomonas sinuosa, Ps. putida, Bacillus brevis, Вас. mycoides.

Было установлено, что основную часть дрожжевой флоры почв и вод Приаралья представляют виды родов Candida - 55%, Torulopsis - до 20% всей дрожжевой флоры.

Посев образцов почвы, взятых весной и летом, показал широкое распространение мезофильных и термофильных (50-55%С) спорообразующих бактерий.

Актиномицеты были представлены высшей формой Actinomyces и низшей формой Mycobacterium. Выделенные из почв на глубине 20-30 см микроскопические грибы идентифицированы до родов Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Gliomasterium, Fusarium.

Дана микробиологическая характеристика почвенного покрова осушенных берегов Арала. Экспериментально установлено количественное содержание в микробном сообществе Приаралья четырех физиологических групп микроорганизмов: бактерии - 50-55%; дрожжи - 2-3%; микроскопические грибы - 30-35%; актиномицеты - 12-15% от общего количества микрофлоры.

Таким образом, процесс высыхания Аральского моря привело к изменению экосистемы, вымиранию и исчезновению большинства видов флоры и фауны. Однако, даже в таких условиях засоления почвы, резкой смены температуры днем и ночью, летом и зимой, разнообразие микроорганизмов дает основание считать, что жизнь в этом регионе продолжается. В результате исследования дана микробиологическая характеристика почв осушенных берегов Арала. По количественному содержанию и видовому разнообразию основную часть микрофлоры Приаралья составляют бактерии (50-55%), далее микроскопические грибы (30-35%), затем актиномицеты (12-15%) и дрожжеподобные организм (2-3%) от общего количества выделенных микроорганизмов. При этом, экспериментально установлено широкое распространения в почвенных образцах и водах, отобранных на глубине 20-30 см денитрифицирующих бактерий, пленчатых дрожжей и микроскопических грибов. Доминируют микроорганизмы родов Pseudomonas, Rhodococcus, Candida, Torulopsis, Alternaria, Aspergilus и Actinomyces. Собран ценный материал по систематике микроорганизмов, обитающих в “жестких” экстремальных условиях природы дна Аральского моря. Они пополнили коллекцию микроорганизмов Центральной Азии и могут стать толчком для новых исследований в области технической микробиологии, селекции микроорганизмов, биотехнологии, генной инженерии.

 

Список литературы:

  1. Большое Аральское море в начале XXI века П. О. // Российская акад. наук, Ин-т океанологии им. П. П. Ширшова.  Москва : Наука, 2012. – 228 с.
  2. Василенко В. А. Устойчивое развитие регионов: подходы и принципы: монография под ред. А. С. Новоселова ; Российская акад. наук, Сибирское отд-ние, Ин-т экономики и орг. пром. пр-ва. - Новосибирск : ИЭОПП СО РАН, 2008. – 208 с.   
  3. Гаузе Г.Ф. и др. Определитель актиномицетов. М.: Наука. 1983.
  4. Герхард Ф.М. Методы в бактериологии. М.: Мир. 1984.
  5. Ижицкий А.С. Термохалинная структура и циркуляция вод БольшогоАральского моря в начале XXI века : автореферат дис. ... кандидата географических наук : 25.00.28  - Москва, 2014. - 22