sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.18500/1684-7318-2018-4-379-390sevin-124Research ArticleСтатьиЧисленность бактерионейстона и физико-химические особенности поверхностного микрослоя озера БайкалBacterioneuston Abundance and Physicochemical Properties of the Surface Microlayer of Lake BaikalГалачьянцА. Д.GalachyantsAgnia D.agniagal@lin.irk.ruТомбергИ. В.TombergIina V.ШтыковаЮ. Р.ShtykovaYulia R.СухановаЕ. В.SukhanovaElena V.СусловаМ. Ю.SuslovaMaria Yu.ЗименсЕ. А.ZimensEkaterina A.БлиновВ. В.BlinovVadim V.СакиркоМ. В.SakirkoMaria V.ДомышеваВ. М.DomyshevaValentina M.БелыхО. И.BelykhOlga I.Лимнологический институт СО РАНРоссияLimnological Institute of Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20181207201904379390Copyright © Галачьянц А.Д., Томберг И.В., Штыкова Ю.Р., Суханова Е.В., Суслова М.Ю., Зименс Е.А., Блинов В.В., Сакирко М.В., Домышева В.М., Белых О.И., 20192019Галачьянц А.Д., Томберг И.В., Штыкова Ю.Р., Суханова Е.В., Суслова М.Ю., Зименс Е.А., Блинов В.В., Сакирко М.В., Домышева В.М., Белых О.И.Galachyants A.D., Tomberg I.V., Shtykova Y.R., Sukhanova E.V., Suslova M.Y., Zimens E.A., Blinov V.V., Sakirko M.V., Domysheva V.M., Belykh O.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/124

Водный поверхностный микрослой располагается на границе атмосферы и гидросферы, занимает 70% земной поверхности, покрывая все без исключения водоёмы. Толщина поверхностного микрослоя составляет около 50 мкм. Здесь формируется особое сообщество микроорганизмов, называемое нейстоном. Нами изучена общая численность бактерий в поверхностном микрослое и подповерхностном слое воды озера Байкал методом эпифлюоресцентной микроскопии, а также впервые определены физико-химические особенности поверхностного микрослоя озера. Отбор проб воды проводили по всей акватории озера Байкал в мае – июне 2013 – 2016 гг. и в августе 2013, 2015 и 2016 гг. Пробы поверхностного микрослоя отбирали из лодки металлической сеткой Гарретта (диаметр 26.5 см) преимущественно в условиях штиля. Средние значения общей численности бактерий в поверхностном микрослое колебались в разные года в пределах 0.93 – 1.49×106 кл/мл весной и 1.73 – 2.24×106 кл/мл летом; в подповерхностном слое воды – 0.79 – 0.89×106 кл/мл в мае – июне и 1.15 – 1.4×106 кл/мл в августе. Показано, что существуют достоверные различия и прямая зависимость между общей численностью бактерий нейстона и планктона в летний период. Выявлены различия между химическим составом поверхностного микрослоя и подповерхностного слоя воды во все исследованные сезоны. В поверхностном микрослое наблюдали повышенные концентрации минерального фосфора, органического углерода, кроме того, он характеризовался более высокой мутностью по сравнению с нижележащими слоями воды. Выявлена прямая зависимость между численностью бактерий в поверхностном микрослое и мутностью воды.

The aquatic surface microlayer is located at the atmosphere–hydrosphere boundary and occupies 70% of Earth's surface, covering all water bodies. The depth of the surface microlayer is about 50 μm. A special microbial community called neuston is formed there. The total bacterial abundance in the surface microlayer (SML) and underlying waters (UW) of LakeBaikalwas studied using epifluorescence microscopy. Physicochemical features of the surface microlayer of LakeBaikalwere revealed for the first time. The SML was sampled throughout LakeBaikalin May–June of 2013 to 2016 and in August of 2013, 2015 and 2016. SML samples were taken from a boat, mainly during calm weather, using Garrett’s metal mesh screen (a diameter of 26.5 cm). The average values of total bacterial abundance in the SML varied through years within a range of (0.93–1.49)×106 cells/mL in May–June and (1.73–2.24)×106 cells/mL in August; in the UW, at a depth about 15–20 cm, there were (0.79 – 0.89)×106 cells/mL in May– June and (1.15–1.4)×106 cells/mL in August. Significant differences and a direct relationship between the total bacterial abundance in the surface microlayer and underlying waters ofLakeBaikal in the summer period have been shown. Differences between the chemical composition of the surface microlayer and the subsurface water layer in all studied seasons were revealed. The surface microlayer was enriched with PO43-, total organic carbon and suspended particulate matter as compared with the underlying waters. A direct relationship was found between the numbers of bacteria in the surface microlayer and the suspended particulate matter concentration.

поверхностный микрослойнейстонобщая численность бактерийозеро Байкалsurface microlayerneustontotal bacterial abundanceLake BaikalРабота выполнена в рамках государственного задания по теме № 0345-2016- 0003 (АААА-А16-116122110061-6) «Микробные и вирусные сообщества в биопленках пресноводных экосистем…» (отбор проб, учет численности культивируемых гетеротрофных бактерий), № 0345-2016-0008 (АААА-А16-116122110065-4) «Оценка и прогноз экологического состояния озера Байкал…» (исследование химического состава воды) и при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-34-00309) (учет общей численности бактерий).The study was carried out within the framework of State Tasks nos. 0345-2016-0003 (АААА-А16-116122110061-6) “Microbial and viral communities in biofilms of freshwater ecosystems…” (sampling, counting the number of cultured heterotrophic bacteria), 0345-2016-0008 (АААА-А16-116122110065-4) “Assessment and prognosis of the ecological state of Lake Baikal...” (analysis of the chemical composition of water), and the Russian Foundation for Basic Research (project no. 18-34-00309) (total bacterial abundance).ReferencesАтлас Байкала. Омск : Роскартография, 1993. 160 с.Atlas Baykala [Lake Baikal: Atlas]. Omsk, Roskartografiya Publ., 1993. 160 p. (in Russian).Балашов А. И., Зайцев Ю. П., Коган Г. М., Михайлов В. И. К изучению некоторых компонентов химического состава воды на границе океан – атмосфера // Океанология. 1974. Т. 14, № 5. С. 817 – 822.Balashov A. I., Zaitsev Yu. P., Kogan G. M., Mikhailov V. I. K izucheniyu nekotorykh komponentov khimicheskogo sostava vody na granitse okean-atmosfera [A study of some chemical components of sea water at the sea-air interface]. Okeanologiya, 1974, vol. 14, no. 5, pp. 817−822 (in Russian).Галачьянц А. Д., Белькова Н. Л., Суханова Е. В., Галачьянц Ю. П., Морозов А. А., Парфенова В. В. Особенности таксономического состава бактерионейстонных сообществ озера Байкал // Микробиология. 2017. Т. 86, № 2. С. 229 – 238.Galach’yants A. D., Bel’kova N. L., Sukhanova E. V., Galach’yants Yu. P., Morozov A. A., Parfenova V. V. Taxonomic composition of Lake Baikal bacterioneuston communities. Microbiology, 2017, vol. 86, no. 2, pp. 241–249.Максимов В. В., Щетинина Е. В. Микробиологическая характеристика открытых вод Байкала по данным общей численности микроорганизмов // Журн. Сиб. федер. ун-та. Сер. биология. 2009. Т. 2, № 3. С. 263 – 270.Maksimov V. V., Schetinina E. V. Microbiological Characteristic of Pelagic Waters of Lake Baikal According to Data of Total Number of Microorganisms. J. of Siberian Federal University. Biology, 2009, vol. 2, no. 3, pp. 263−270 (in Russian).Михайлов И. С., Захарова Ю. Р., Галачьянц Ю. П., Усольцева М. В., Петрова Д. П., Сакирко М. В., Лихошвай Е. В., Грачев М. А. Об однородности таксономического состава бактериальных сообществ фотического слоя трех котловин озера Байкал, различающихся по составу и обилию весеннего фитопланктона // Докл. РАН. 2015. Т. 465, № 5. С. 620 – 626.Mikhailov I. S., Zakharova Yu. R., Galachyants Yu. P., Usoltseva M. V., Petrova D. P., Sakirko M. V., Likhoshway Ye. V., Grachev M. A. Similarity of structure of taxonomic bacterial communities in the photic layer of Lake Baikal’s three basins differing in spring phytoplankton composition and abundance. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2015, vol. 465, pp. 413–419.Никитин В. М. Бактерионейстон // Экология Южного Байкала. Иркутск : Изд-во Сиб. отд-ния АН СССР, 1983. С. 68 – 77.Nikitin V. M. Bakterioneyston [Bacterioneuston]. In: Ekologiya Yuzhnogo Baikala [Ecology of Southern Baikal]. Irkutsk, Sibirskoye otdeleniye AN SSSR Publ., 1983, pp. 68−77 (in Russian).Парфенова В. В., Шимараев М. Н., Косторнова Т. Я., Домышева В. М., Левин Л. А., Дрюккер В. В., Жданов А. А., Гнатовский Р. Ю., Цехановский В. В., Логачева Н. Ф. О вертикальном распределении микроорганизмов в озере Байкал в период весеннего обновления глубинных вод // Микробиология. 2000. Т. 69, № 3. С. 433 – 440.Parfenova V. V., Shimaraev M. N., Kostornova T. Ya., Domysheva V. M., Levin L. A., Dryukker V. V., Zhdanov A. A., Gnatovskii R. Yu., Tsekhanovskii V. V., Logacheva N. F. On the vertical distribution of microorganisms in Lake Baikal during spring deep-water renewal. Microbiology, 2000, vol. 69, no. 3, pp. 357–363.Романенко В. И., Кузнецов С. И. Экология микроорганизмов пресных водоемов. Лабораторное руководство. Л. : Наука : Ленингр. отд-ние, 1974. 194 с.Romanenko V. I., Kuznetsov S. I. Ekologiya mikroorganizmov presnykh vodoemov [Microorganisms Ecology in Freshwater Bodies]. Leningrad, Nauka Publ., 1974. 194 p. (in Russian).Северо-западная часть Черного моря : биология и экология. Киев : Наук. думка, 2006. 701 с.Severo-zapadnaya chast' Chernogo morya: biologiya i ekologiya [North-western part of the Black Sea: biology and ecology]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 2006. 703 p. (in Russian).Шимараев М. Н., Гранин Н. Г. К вопросу о стратификации и механизме конвекции на Байкале // Докл. Академии наук СССР. 1991. Т. 321, № 2. С. 381 – 385.Shimaraev M. N., Granin N. G. On the stratification and the mechanisms of convection in Lake Baikal. Doklady Akademii nauk SSSR, 1991, vol. 321, no. 2, pp. 381–385 (in Russian).Agogue H., Casamayor E. O., Joux F., Obernosterer I., Dupuy C., Lantoine F., Catala P., Weinbauer M. G., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Comparison of samplers for the biological characterization of the sea surface microlayer // Limnology and Oceanography : Methods. 2004. № 2. P. 213 – 225.Agogue H., Casamayor E. O., Joux F., Obernosterer I., Dupuy C., Lantoine F., Catala P., Weinbauer M. G., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Comparison of samplers for the biological characterization of the sea surface microlayer. Limnology and Oceanography: Methods, 2004, no. 2, pp. 213–225.Cunliffe M., Whiteley A. S., Newbold L., Oliver A., Schäfer H., Murrell J. C. Comparison of bacterioneuston and bacterioplankton dynamics during a phytoplankton bloom in a fjord mesocosm // Applied and Environmental Microbiology. 2009. Vol. 75, № 22. P. 7173 – 7181.Cunliffe M., Whiteley A. S., Newbold L., Oliver A., Schäfer H., Murrell J. C. Comparison of bacterioneuston and bacterioplankton dynamics during a phytoplankton bloom in a fjord mesocosm. Applied and Environmental Microbiology, 2009, vol. 75, no. 22, pp. 7173–7181.Cunliffe M., Upstill-Goddard R., Murrell C. Microbiology of aquatic surface microlayers // FEMS Microbiology Reviews. 2011. Vol. 35, № 2. P. 233 – 246.Cunliffe M., Upstill-Goddard R., Murrell C. Microbiology of aquatic surface microlayers. FEMS Microbiology Reviews, 2011, vol. 35, no. 2, pp. 233–246.Hörtnagl P., Perez M. T., Zeder M., Sommaruga R. The bacterial community composition of the surface microlayer in a high mountain lake // FEMS Microbiology Ecology. 2010. Vol. 73, № 3. P. 458 – 467.Hörtnagl P., Perez M. T., Zeder M., Sommaruga R. The bacterial community composition of the surface microlayer in a high mountain lake. FEMS Microbiology Ecology, 2010, vol. 73, no. 3, pp. 458–467.Joux F., Agogué H., Obernosterer I., Dupuy C., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Microbial community structure in the sea surface microlayer at two contrasting coastal sites in the northwestern Mediterranean Sea // Aquatic Microbial Ecology. 2006. Vol. 42, № 1. P. 91 – 104.Joux F., Agogué H., Obernosterer I., Dupuy C., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Microbial community structure in the sea surface microlayer at two contrasting coastal sites in the northwestern Mediterranean Sea. Aquatic Microbial Ecology, 2006, vol. 42, no. 1, pp. 91–104.Khodzher T. V., Domysheva V. M., Sorokovikova L. M., Golobokova L. P. Methods for monitoring the chemical composition of Lake Baikal water // Novel methods for monitoring and managing land and water resources in Siberia. Cham : Springer, 2016. P. 113 – 132.Khodzher T. V., Domysheva V. M., Sorokovikova L. M., Golobokova L. P. Methods for monitoring the chemical composition of Lake Baikal water. In: Novel methods for monitoring and managing land and water resources in Siberia. Cham, Springer Publ., 2016, pp. 113–132.Khodzher T. V., Domysheva V. M., Sorokovikova L. M., Sakirko M. V., Tomberg I. V. Current chemical composition of Lake Baikal water // Inland Waters. 2017. Vol. 7, № 3. P. 250 – 258.Khodzher T. V., Domysheva V. M., Sorokovikova L. M., Sakirko M. V., Tomberg I. V. Current chemical composition of Lake Baikal water. Inland Waters, 2017, vol. 7, no. 3, pp. 250–258.Kuznetsova M., Lee C. Enhanced extracellular enzymatic peptide hydrolysis in the seasurface microlayer // Marine Chemistry. 2001. Vol. 73, № 1–2. P. 319 – 332.Kuznetsova M., Lee C. Enhanced extracellular enzymatic peptide hydrolysis in the seasurface microlayer. Marine Chemistry, 2001, vol. 73, no. 1–2, pp. 319–332.Kuznetsova M., Lee C., Aller J., Frew N. M. Enrichment of amino acids in the sea-surface microlayers at coastal and open ocean sites in the north Atlantic ocean // Limnology and Oceanography. 2004. Vol. 49, № 5. P. 1605 – 1619.Kuznetsova M., Lee C., Aller J., Frew N. M. Enrichment of amino acids in the sea-surface microlayers at coastal and open ocean sites in the north Atlantic ocean. Limnology and Oceanography, 2004, vol. 49, no. 5, pp. 1605–1619.Obernosterer I., Catala P., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Enhanced heterotrophic activity in the surface microlayer of the Mediterranean Sea // Aquatic Microbial Ecology. 2005. Vol. 39, № 3. P. 293 – 302.Obernosterer I., Catala P., Reinthaler T., Herndl G. J., Lebaron P. Enhanced heterotrophic activity in the surface microlayer of the Mediterranean Sea. Aquatic Microbial Ecology, 2005, vol. 39, no. 3, pp. 293–302.Porter K. G., Feig Y. S. The use of DAPI for identifying and counting aquatic microflora // Limnology and Oceanography. 1980. № 25. P. 943 – 948.Porter K. G., Feig Y. S. The use of DAPI for identifying and counting aquatic microflora. Limnology and Oceanography, 1980, no. 25, pp. 943–948.Santos L., Santos A. L., Coelho F. J. R. C., Gomes N. C. M., Dias J. M., Cunha A., Almeida A. Relation between bacterial activity in the surface microlayer and estuarine hydrodynamics // FEMS Microbiology Ecology. 2011. Vol. 77, № 3. P. 636 – 646.Santos L., Santos A. L., Coelho F. J. R. C., Gomes N. C. M., Dias J. M., Cunha A., Almeida A. Relation between bacterial activity in the surface microlayer and estuarine hydrodynamics. FEMS Microbiology Ecology, 2011, vol. 77, no. 3, pp. 636–646.Santos A. L., Baptista I., Gomes N. C. M., Henriques I., Almeida A., Correia A., Cunha A. Contribution of chemical water properties to the differential responses of bacterioneuston and bacterioplankton to ultraviolet-B radiation // FEMS Microbiology Ecology. 2014. Vol. 87, № 2. P. 517 – 535.Santos A. L., Baptista I., Gomes N. C. M., Henriques I., Almeida A., Correia A., Cunha A. Contribution of chemical water properties to the differential responses of bacterioneuston and bacterioplankton to ultraviolet-B radiation. FEMS Microbiology Ecology, 2014, vol. 87, no. 2, pp. 517–535.Sarmento H., Casamayor E. O., Auguet J.-C., Vila-Costa M., Felip M., Camarero L., Gasol J. M. Microbial food web components, bulk metabolism, and single-cell physiology of piconeus-ton in surface microlayers of high-altitude lakes // Frontiers in Microbiology. 2015. Vol. 6, Article 361. P. 1 – 12.Sarmento H., Casamayor E. O., Auguet J.-C., Vila-Costa M., Felip M., Camarero L., Gasol J. M. Microbial food web components, bulk metabolism, and single-cell physiology of piconeuston in surface microlayers of high-altitude lakes. Frontiers in Microbiology, 2015, vol. 6, Article 361, pp. 1–12.Wetzel R. G., Likens G. E. Limnological analyses. New York : Springer, 2000. 429 p.Wetzel R. G., Likens G. E. Limnological analyses. New York, Springer, 2000. 429 p.Zhang Z., Liu L., Wu Z., Li J., Ding H. Physicochemical studies of the sea surface microlayer. I. Thickness of the sea surface microlayer and its experimental determination // J. Colloid Interface Science. 1998. Vol. 204, № 2. P. 294 – 299.Zhang Z., Liu L., Wu Z., Li J., Ding H. Physicochemical studies of the sea surface microlayer: I. Thickness of the sea surface microlayer and its experimental determination. J. Colloid Interface Science, 1998, vol. 204, no. 2, pp. 294–299.Zhang Z., Liu L., Liu C., Cai W. Studies on the sea surface microlayer. II. The layer of sudden change of physical and chemical properties // J. Colloid Interface Science. 2003. Vol. 264, № 1. P. 148 – 159.Zhang Z., Liu L., Liu C., Cai W. Studies on the sea surface microlayer. II. The layer of sudden change of physical and chemical properties. J. Colloid Interface Science, 2003, vol. 264, no. 1, pp. 148–159.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.