Anna Kuczyńska, Stanisław Niewolak

Bakterie celulolityczne, mineralizujące lecytynę, rozpuszczające fosforan trójwapniowy i redukujące siarczany w wodzie jezior dystroficznych

na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego

Substancja organiczna wytwarzana in situ w jeziorach w procesach fotosyntezy fitoplanktonu i wyższej roślinności wodnej oraz dostająca się z zewnątrz, zawierająca błonnik, po obumarciu roślin podlega rozkładowi w warunkach tlenowych (w wodzie i powierzchniowej warstwie osadów dennych) oraz beztlenowych (w głębszych warstwach wody i osadów dennych). Błonnik rzadko jednak występuje w czystej postaci, najczęściej tworzy kompleksy z ligniną i innymi polisacharydami, co odciska piętno na intensywności jego rozkładu przez drobnoustroje (Kuzniecow 1952, 1970). W wodzie jezior podlega on działaniu zewnątrzkomórkowych enzymów bakteryjnych, w wyniku czego powstają łatwo przyswajalne przez bakterie cukry proste (Münster, Chróst 1990). Zdolność rozkładu błonnika posiada oprócz bakterii wiele różnorodnych grzybów i pierwotniaków (Kuzniecow 1970). Dane z literatury na temat liczebności bakterii rozkładających błonnik w wodzie i osadach dennych jezior są fragmentaryczne, a podawane ich liczebności są raczej niewielkie i tylko latem mogą osiągać większe wartości. W skład organizmów roślinnych i zwierząt bytujących m.in. w wodzie jezior wchodzi m.in. fosfor jako składnik fosfoprotein, fosfidów (kwasy nukleinowe, fityna, lecytyna) i innych związków chemicznych. W wyniku ich hydrolizy, głównie fosfomonoestrów, powstają ortofosforany (Boon 1989). Szczególną rolę w mineralizacji fosforu organicznego pełnią fosfatazy (Mahmoud i in. 1973). Występują one u wielu różnorodnych bakterii mniej lub liczniej spotykanych w wodzie jezior (Niewolak 1980). Wiele różnorodnych drobnoustrojów wykazuje zdolność rozpuszczania mineralnych związków fosforu (Niewolak 1971; Niewolak, Korycka 1976; Niewolak i in. 1978, 1996). Bardziej specyficzną grupę drobnoustrojów występujących w środowisku jeziornym stanowią bakterie redukujące siarczany, z wydzieleniem siarkowodoru. Preferują one neutralny odczyn i występują liczniej w tej części jezior, gdzie panują warunki beztlenowe i nagromadza się większa ilość substancji organicznej, spełniającej rolę donora elektronów. W literaturze niewiele jest opracowań na temat liczebności omawianych wyżej grup drobnoustrojów w wodzie jezior dystroficznych. W tej pracy opisano występowanie, rozmieszczenie pionowe i sezonowe zmiany liczebności niektórych bakterii czynnych w obiegu węgla, fosforu i siarki w wodzie wybranych jezior dystroficznych na obszarze WPN.

Obiekt badań

Badaniami objęto pięć jezior dystroficznych typu „suchar”, różniących się morfometrią, warunkami fizyczno-chemicznymi wody, usytuowaniem w terenie. Były to jeziora: Konopniak, Wygorzele (Ślepiec), Suchar Zachodni, Suchar IV i Wądołek. Zbiorniki te rozmieszczone są w północno-zachodniej (Suchar IV i Wądołek), środkowej (Suchar Zachodni) i południowo-wschodniej (Konopniak i Wygorzele) części Wigierskiego Parku Narodowego (rys. 1 we wcześniejszym artykule). Niektóre ich cechy podano w tabeli 1 (we wcześniejszym artykule)

Materiały i metody

Pobór prób

Próby wody do badań mikrobiologicznych pobierano od kwietnia 1998 roku do listopada roku 2000 w odstępach jednomiesięcznych, z wyjątkiem okresu zlodzenia. We wszystkich pięciu jeziorach stanowiska poboru prób znajdowały się w najgłębszych miejscach (rysunek 2 na stronie 163). Próby wody do badań pobierano na jeziorach: Konopniak z głębokości 0,3 m, 3,4 m i 6,7 m; Wygorzele (Ślepiec) z głębokości 0,3 m, 1,3 m i 2,5 m; Suchar Zachodni z głębokości 0,3 m, 1,2 m i 2,3 m; Suchar IV z głębokości 0,3 m, 4,0 m i 8,0 m; Wądołek z głębokości 0,3 m, 7,5 m i 15,0 m.

Próby wody powierzchniowej z głębokości 0,3 m pobierano do jałowych naczyń szklanych z doszlifowanym korkiem o pojemności 250 cm³, a próby z głębszych warstw i wody przydennej (z odległości 0,3–0,5 m od dna) pobierano przyrządem Ruttnera o pojemności 2 dm³. Bezpośrednio po pobraniu wszystkie próby wody przenoszono do pojemnika (termotorby) z czynnikiem chłodzącym, zapewniającym utrzymanie temperatury 4–6ºC i przewożono do laboratorium. Czas od chwili pobrania prób wody na jeziorze do wykonania analiz nie przekraczał 12 godzin.

Badania mikrobiologiczne

W pobieranych próbach wody oznaczano: liczbę (NPL/100 cm³) bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych na pożywce płynnej Hutchinsona po 14 i 21 dniach inkubacji w temperaturze 25ºC; liczbę (NPL/100 cm³) bakterii rozkładających błonnik w warunkach beztlenowych na pożywce płynnej Omelianskiego po 28 dniach inkubacji w temperaturze 25ºC; liczbę (jtk/cm³) bakterii uwalniających fosforany ze związków organicznych (lecytyny) na pożywce Mienkinej zestalonej agarem (Difco) po 7 dniach inkubacji w temperaturze 25ºC; liczbę (jtk/cm³) bakterii rozpuszczających mineralne związki fosforu (fosforan trójwapniowy) na pożywce Bunt i Rovira zestalonej agarem (Difco) po 14 dniach inkubacji w temperaturze 25ºC; liczbę (NPL/100 cm³) beztlenowych bakterii redukujących siarczany (Desulfovibrio) na pożywce Tausona w modyfikacji Szturma po 10 dniach inkubacji w temperaturze 25ºC; najbardziej prawdopodobną liczbę (NPL/100 cm³) bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych i beztlenowych w probówkach z odpowiednią pożywką i paskami bibuły filtracyjnej, wystającymi w połowie nad powierzchnią pożywki (dla bakterii tlenowych) lub zanurzonymi całkowicie w pożywce (dla bakterii beztlenowych) (Rodina 1968).

Obecność bakterii, rozkładających błonnik w warunkach tlenowych, określano na podstawie rozkładu bibuły na granicy faz płyn–powietrze. Obecność bakterii, rozkładających błonnik w warunkach beztlenowych, określano na podstawie zaniku bibuły filtracyjnej i pojawieniu się osadu rozłożonej bibuły, czemu towarzyszył silny zapach kwasu masłowego. Bakterie, uwalniające fosforany ze związków organicznych (lecytyny) i rozpuszczające mineralne związki fosforu (fosforan trójwapniowy), rozpoznawano po przezroczystych strefach wokół kolonii wyrosłych na odpowiednich pożywkach w płytkach Petriego. Obecność bakterii, redukujących siarczany, rozpoznawano po pojawieniu się wokół ścian i na dnie probówek z pożywką czarnego osadu. Rozcieńczalnikiem w tych badaniach był roztwór fizjologiczny NaCl. Badaną wodę „wysiewano” po 1 cm³ (w 3 równoległych powtórzeniach z tej samej próby) bezpośrednio oraz z rozcieńczeń 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10 000 w jałowym roztworze fizjologicznym NaCl. Przy oznaczaniu liczebności bakterii mineralizujących organiczne związki fosforu użyto lecytyny. jeden gram tego związku rozpuszczano w 2 cm³ alkoholu etylowego z dodatkiem 18 cm³ wody destylowanej buforowanej roztworem nasyconym kwaśnego węglanu sodu przy pH 7,0 i wyjaławiano w parze bieżącej przez 40 minut. Przy „posiewach” wody jeziornej 0,1 cm³ roztworu lecytyny wprowadzano do każdej płytki Petriego i zalewano rozpuszczoną i schłodzoną do 45ºC pożywką agarową Mienkinej. Mieszano ostrożnie tak, aby była ona rozmieszczona równomiernie na całej płytce Petriego. Wstawiano do cieplarki i inkubowano w temperaturze 25ºC, jak podano wyżej. Przy oznaczaniu liczebności bakterii, rozpuszczających mineralne związki fosforu, użyto Ca₃(PO₄)₂ (Rodina 1968). Oddzielnie w moździerzu ucierano na proszek 2,5 g tej soli oraz 0,5 g gumy arabskiej. Oba proszki dokładnie mieszano, umieszczano w naczyniach ze 100 cm³ wody destylowanej i wyjaławiano w autoklawie. Jeden cm³ tej zawiesiny rozlewano do jałowych płytek Petriego z „wysianą” wcześniej wodą jeziorną, dodawano po 10 cm³ rozpuszczonej i schłodzonej do 45ºC pożywki agarowej sporządzonej według Bunt i Rovira, dokładnie mieszano z zawiesiną fosforanu trójwapniowego do momentu otrzymania jednolitego zmętnienia. Wstawiano do cieplarki i inkubowano w temperaturze 25ºC, jak podano wyżej. Wszystkie oznaczenia ilościowe bakterii w wodzie jeziornej wykonywano w trzech jednoczesnych powtórzeniach z tej samej próby. Liczbę (NPL/100 cm³) bakterii, rozkładających błonnik i redukujących siarczany, odczytywano z tablic Mc’Crady’ego (Meynell, Meynell 1970); liczbę bakterii, mineralizujących organiczne związki fosforu i rozpuszczających mineralne związki fosforu, podano w jtk/cm³, zliczając typowe kolonie tych drobnoustrojów na odpowiednich pożywkach agarowych.

Wyniki

Liczba bakterii, rozkładających błonnik w warunkach tlenowych w wodzie badanych jezior, najczęściej nie przekraczała 450 NPL/100 cm³, zaś maksymalna (1400 NPL/100 cm³) notowana była tylko w jeziorze Suchar Zachodni (w kwietniu 1999 roku). W wodzie wszystkich jezior bakterie te z reguły liczniej występowały w 1998 roku niż w 2000. We wszystkich jeziorach z reguły więcej ich stwierdzano wiosną (w kwietniu i/lub w maju) i jesienią (w październiku i/lub w listopadzie); nierzadko liczniej w wodzie powierzchniowej i przydennej, mniej licznie na głębokościach pośrednich (tab. 2).

Bakterie, rozkładające błonnik w warunkach beztlenowych, stwierdzano rzadko w wysiewanych objętościach wody (tab. 3). Ich liczba nie przekraczała 45 NPL/100 cm³ (w wodzie jeziora Suchar Zachodni w maju 1999 roku oraz w wodzie jeziora Wądołek w październiku 1999). W wodzie jeziora Konopniak i Wygorzele (Ślepiec) ich liczba nie przekraczała 25 NPL/100 cm³, zaś w wodzie jeziora Suchar IV 9 NPL/100 cm³. Średnio, w badanym okresie, nieco więcej ich stwierdzano w wodzie jeziora Suchar Zachodni (w 1999 roku). We wszystkich jeziorach ich obecność wykrywano częściej wiosną i latem, zwłaszcza w wodzie przydennej.

Obecność w wodzie bakterii mineralizujących lecytynę stwierdzano w ciągu całego okresu badawczego w 1999 i 2000 roku (tab. 4). Ich liczba wahała się od kilku jtk/cm³ w różnych miesiącach wiosną i jesienią do 140 i 145 jtk/cm³ odpowiednio w wodzie jezior Wygorzele (Ślepiec) i Suchar IV oraz 325, 480 i 500 jtk/cm³ odpowiednio w wodzie jezior: Suchar Zachodni, Konopniak i Wądołek, w różnych miesiącach latem 1999 roku. Średnio w okresie badawczym mniej ich stwierdzano w wodzie jezior: Suchar Zachodni, Suchar IV i Wygorzele (Ślepiec), najwięcej w wodzie jeziora Wądołek.

Bakterie, rozpuszczające fosforan trójwapniowy w wodzie badanych jezior, stwierdzano w niewielkich ilościach (tab. 5). Maksymalne ich liczebności nie przekraczały 65 jtk/cm³ w wodzie jeziora Wygorzele (Ślepiec) w kwietniu 1999 roku oraz 60 jtk/cm³ w wodzie jeziora Suchar Zachodni w sierpniu roku 1999. Średnia ich liczba w okresie badawczym była mniej więcej jednakowo niska w wodzie wszystkich jezior. Nieco liczniej występowały wiosną (w kwietniu) i jesienią (w październiku lub listopadzie), a w wodzie jeziora Suchar Zachodni i Suchar IV – także w sierpniu 1999 roku.

Bakterie redukujące siarczany były nieco liczniejsze tylko w maju 1998 roku (do 40 NPL/100 cm³) w wodzie jeziora Konopniak, 70 NPL/100 cm³ w wodzie jezior Wygorzele (Ślepiec) i Suchar Zachodni, 150 NPL/100 cm³ w wodzie jeziora Suchar IV i 200 NPL/100 cm³ w wodzie jeziora Wądołek) (tab. 6). W innych miesiącach tego roku nie stwierdzano ich obecności. W 1999 roku występowały w czerwcu, lipcu i we wrześniu w różnych warstwach wody wszystkich jezior, w ilościach nieprzekraczających 9 NPL/100 cm³.

Dyskusja

Mniej więcej dziesięciokrotna przewaga liczbowa bakterii tlenowych, rozkładających błonnik, nad odpowiednimi bakteriami beztlenowymi w wodzie badanych jezior dystroficznych może sugerować, iż w toni wodnej tych zbiorników mineralizacja organicznych związków węgla zachodzi głównie w warunkach tlenowych. Mniejsze liczebności bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych w wodzie tych zbiorników latem, a większe wiosną i jesienią, mogą być bardziej związane z dostępnością odpowiednich substratów aniżeli z czynnikami klimatycznymi. Jesienią do wody dostaje się więcej obumarłych szczątków roślinnych, wiosną zaś nierozłożony (wskutek spadku temperatury wody) błonnik może być dostępny dla odpowiednich bakterii. W rozwoju bakterii, rozkładających błonnik w warunkach tlenowych, znaczenie mają m.in. azotany (Hofsten, Edbergo 1972); spadek ich zawartości w wodzie badanych jezior latem (Kuczyńska 2002) mógł być jednym z czynników ograniczających rozwój tych bakterii. Przykładowo, w wodzie jeziora Wądołek wiosną 1999 roku zawartość N-NO₃ wynosiła 0,304 mg/dm³ w warstwie powierzchniowej i 285 mg N-NO₃/dm³ w warstwie przydennej, latem tylko 0,061 mg/dm³ N-NO₃ w obu warstwach wody, jesienią zaś odpowiednio 0,070 i 0,091 mg/dm³ NO-NO₃. Większe wyrównanie liczebności bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych w toni wodnej, zwłaszcza płytszych jezior Wygorzele (Ślepiec) i Suchar Zachodni, jesienią może być związane z cyrkulacją mas wodnych. Podczas jesiennej cyrkulacji wymieszaniu podlegają nie tylko bakterie, ale i substrat oraz sole mineralne, w tym N-NO₃. Podczas jesiennej cyrkulacji wody w jeziorach możliwe jest również przedostawanie się odpowiednich bakterii z powierzchniowej warstwy osadów dennych.

W porównaniu z danymi Kuzniecowa (1970) dla wody niektórych jezior w obwodzie moskiewskim oraz Petryckiej i in. (1990) dla wody zbiornika Goczałkowickiego (zbiornik mezotroficzny) liczba bakterii rozkładających błonnik w wodzie badanych jezior dystroficznych była niewielka. Czynnikiem modyfikującym ich rozwój w wodzie tego typu jezior jest pH (Carpienter 1968). Bakterie te preferują odczyn neutralny lub lekko alkaliczny. Tymczasem pH wody badanych jezior nie przekraczało 5,3–5,4 w jeziorach Konopniak, Wygorzele i Suchar IV oraz 6,0 i 6,8 odpowiednio w jeziorach Suchar Zachodni i Wądołek (Kuczyńska 2002). Najniższe pH wynosiło 3,9–4,6.

Liczby bakterii mineralizujących lecytynę (maksymalnie 505 jtk/cm³) w wodzie badanych jezior dystroficznych były wyższe od podawanych przez Kuzniecowa (1970) dla wody niektórych jezior (Mały Siewan, Wielki Siewan) na obszarze byłego Związku Radzieckiego (0–133 w 1 cm³ wody). Wysokie liczebności tych bakterii były stwierdzane także w wodzie dystroficznego jeziora Smolak w rejonie Węgorzewa na Pojezierzu Mazurskim, poddanego wapnowaniu i nawożonego NPK (Niewolak 1980). Często wyższe liczebności bakterii mineralizujących lecytynę stwierdzano w wodzie powierzchniowej płytszych jezior dystroficznych; w głębszych jeziorach tego typu (Suchar IV i Wądołek) – więcej w wodzie przydennej. Badania chemiczne wody jeziora Wądołek wykazały wyższe koncentracje fosforu mineralnego, organicznego i ogólnego we wszystkich (z wyjątkiem jesiennych) próbach wody przydennej tego zbiornika, co może tłumaczyć rozmieszczenie bakterii. Głównym czynnikiem ograniczającym rozwój bakterii mineralizujących lecytynę (i rozpuszczających mineralne związki fosforu) w wodzie jezior dystroficznych jest bowiem fosfor. Wodę badanych jezior cechuje niska liczebność bakterii rozpuszczających fosforan trójwapniowy Ca₃(PO₄)₂. Maksymalne liczebności tych bakterii nie przekraczały 90 jtk/cm³ latem (w sierpniu) w wodzie powierzchniowej jeziora Suchar IV, zaś średnie ich liczebności były podobne w wodzie wszystkich jezior i wynosiły 7–11 jtk/cm³ w całym okresie badawczym. Były to wartości znacznie niższe od stwierdzanych w wodzie eutroficznych jezior Jeziorak Mały i Jeziorak na Pojezierzu Iławskim, gdzie osiągały maksymalnie 250 jtk/cm³; w wodzie i osadach dennych tych zbiorników większe liczebności bakterii rozpuszczających fosforan trójwapniowy były stwierdzane wiosną (od kwietnia do czerwca) i nieco niższe jesienią (w listopadzie), najniższe we wrześniu i październiku oraz w miesiącach zimowych (Niewolak 1971). Skądinąd w wodzie badanych jezior dystroficznych stwierdzano je z reguły nieco liczniej w różnych miesiącach wiosną i jesienią, w 1999 roku również latem (w jeziorze Suchar Zachodni i Suchar IV). Być może związane to jest z zawartością w wodzie substancji organicznej, będącej źródłem węgla i energii dla bakterii rozpuszczających mineralne związki fosforu (Niewolak i in. 1978). W procesie mineralizacji substancji organicznej przez te drobnoustroje wytwarzane są rozmaite kwasy organiczne (mrówkowy, octowy, propionowy, mlekowy, dwuketoglutarowy, cytrynowy, szczawiowy, winowy, askorbinowy, galakturonowy), które wiążą Ca, Fe, Al oraz inne kationy w związki organomineralne lub wypierają kwas fosforowy z połączeń wapniowych, żelazowych i glinowych.

Znikome liczebności bakterii redukujących siarczany w wodzie badanych jezior dystroficznych nie są zjawiskiem odosobnionym w literaturze. Równie rzadko i w nie- wielkich ilościach bakterie te były znajdowane w wodzie eutroficznych jezior Jeziorak Mały i Jeziorak na Pojezierzu Iławskim (Niewolak 1966) oraz w wodzie i osadach dennych niektórych jezior w Borach Tucholskich (Donderski 1983). Większe ilości bakterii redukujących siarczany bywały znajdowane w osadach dennych zbiorników wodnych. Bowers i Bishop (1966) nie stwierdzali ich w wodzie meromiktycznego jeziora Green, zaś w osadach dennych tego zbiornika ich liczba wynosiła 7500/g. Podobne liczebności tych bakterii (do 3500/1 g s.m.) były stwierdzane w osadach dennych silnie zeutrofizowanego jeziora Jeziorak Mały w Iławie (Niewolak 1971), ale tylko 10–100 komórek/g świeżej masy w osadach dennych zbiornika Goczałkowickiego (Petrycka i in. 1990). Natomiast w wodzie kwaśnych jezior w Norwegii w ogóle nie stwierdzano tych bakterii nawet w osadach dennych (Fjerdingstad, Nilssen 1982). W rozwoju bakterii redukujących siarczany znaczenie mają: obecność substancji organicznej, warunki beztlenowe i zawartość siarczanów oraz odczyn wody – obojętny lub słabo alkaliczny. Prawdopodobnie wszystkie te czynniki ograniczały rozwój bakterii redukujących siarczany w wodzie badanych jezior dystroficznych na obszarze WPN. Badania chemiczne wody tych zbiorników wprawdzie nie obejmowały pomiaru stężenia siarczanów, jednak jeziora te ze swej natury są ubogie w odpowiednie sole mineralne. Większe ich nagromadzenie może występować jedynie w wodzie przydennej jeziora Wądołek ze względu na stan meromiksji w tym zbiorniku, ale i w tym jeziorze (poza przypadkiem w maju 1998 roku) nie notowano większych ilości bakterii redukujących siarczany.

Wnioski

1. W wodzie badanych jezior dystroficznych najmniej było bakterii rozkładających błonnik w warunkach beztlenowych oraz redukujących siarczany, nieco więcej bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych i bakterii rozpuszczających fosforan trójwapniowy, a najwięcej bakterii mineralizujących lecytynę.

2. Czynnikiem ograniczającym rozwój tych bakterii w wodzie badanych jezior mogły być: niska zawartość łatwo przyswajalnych związków węgla, niska zasobność w składniki mineralne i niskie pH.

3. Sezonowe zmiany liczebności bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych, charakteryzujące się większymi wartościami wiosną i jesienią, mogły być związane z większą ilością tego substratu przedostającego się ze zlewni podczas wiosennych roztopów oraz po obumarciu fitoplanktonu i wyższej roślinności in situ jesienią.

4. Z okresami rozwoju i obumierania organizmów roślinnych i zwierzęcych w wodzie badanych jezior mogły być związane większe liczebności bakterii mineralizujących lecytynę latem 1999 oraz wiosną i jesienią 2000 roku.

5. Bakterie rozkładające błonnik w warunkach beztlenowych występowały nieco liczniej tylko w wodzie jeziora Suchar Zachodni wiosną i latem 1999 roku; bakterie rozpuszczające fosforan trójwapniowy – wiosną i jesienią (w jeziorach Suchar Zachodni i Suchar IV – latem 1999 roku), baterie redukujące siarczany – wiosną 1998 roku.

6. Badane grupy bakterii nie wykazują wyraźnych preferencji rozmieszczenia w toni wodnej. W różnych jeziorach i w różnych okresach badań maksima liczebności bakterii występowały na odmiennych głębokościach.

Podsumowanie

W pracy przedstawiono wyniki badań liczebności bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych i beztlenowych, mineralizujących lecytynę, rozpuszczających fosforan trójwapniowy i redukujących siarczany w wodzie jezior dystroficznych: Konopniak, Wygorzele (Ślepiec), Suchar Zachodni, Suchar IV i Wądołek na obszarze WPN. Badania prowadzone były w latach 1998–2000 na próbach wody pobieranych z warstwy powierzchniowej (z głębokości 0,3 m), przydennej (z odległości 0,3–0,5 m od dna) i warstw pośrednich. Spośród badanych drobnoustrojów liczniej występowały bakterie mineralizujące lecytynę, niekiedy również bakterie rozkładające błonnik w warunkach tlenowych. Ich liczba nie przekraczała odpowiednio 505 jtk/ cm³ i 1400 NPL/100 cm³, najczęściej była dziesięciokrotnie niższa. Stale, chociaż w niewielkich ilościach (1–90 NPL/100 cm³), występowały bakterie rozkładające fosforan trójwapniowy, rzadko bakterie rozkładające błonnik w warunkach beztlenowych i bakterie redukujące siarczany. Bakterie rozkładające błonnik w warunkach tlenowych reprezentowane były w większych ilościach wiosną i jesienią, bakterie mineralizujące lecytynę – latem 1999 roku oraz wiosną i jesienią 2000. Bakterie rozkładające błonnik w warunkach beztlenowych występowały nieco liczniej tylko w wodzie jeziora Suchar Zachodni wiosną i latem 1999 roku, bakterie rozpuszczające fosforan trójwapniowy – wiosną i jesienią (w jeziorze Suchar Zachodni i Suchar IV – latem 1999), bakterie redukujące siarczany – wiosną 1998. Pionowe ich uwarstwienie w toni wodnej badanych jezior było niejednoznaczne – zmienne w odniesieniu do głębokości i okresu badań.

Abstract

Cellulolitic, mineralizing lecithin, dissolving tricalcium phosphate and sulphate-reducing bacteria in water of dystrophic lakes on the area of Wigry National Park

This paper presents the results of the study of cellulose decomposing bacteria under aerobic and anaerobic conditions, mineralizing lecithin bacteria, dissolving tricalcium phosphate bacteria and sulphate-reducing bacteria in water of dystrophic lakes: Konopniak, Wygorzele (Ślepiec), Suchar Zachodni, Suchar IV and Wądołek. The studies carried out in 1998-2000. Water samples were collected from surface (0,3 m), half-deep and bottom (at distance 0,3–0,5 m above sediments) water layers. Among microorganisms investigated in dystrophic lakes’ water, mineralizing lecithin bacteria, sometimes cellulose decomposing bacteria under aerobic conditions were represented more numerous. Their number did not exceed 1400 MPN/100 cm³ and 505 cfu/cm³ respectively, usually was about 10 times lower. Constantly, although at low numbers (1–90 MPN/100 cm³), cellulose decomposing bacteria under anaerobic conditions and sulphate-reducinig bacteria were found. More numerous cellulose decomposing bacteria under aerobic conditions occurred in spring and autumn, mineralizing lecithin bacteria – in summer 1999 and in spring and autumn 2000. Cellulose decomposing bacteria under anaerobic conditions were more numerous only in water of Suchar Zachodni in spring and summer 1999, dissolving tricalcium phosphate bacteria – in spring and autumn (in water of Suchar Zachodni) and in summer 1999 (in water of Suchar IV), sulphate-reducing bacteria – in spring 1998. Vertical distribution of bacteria in the water column of studied lakes was ambiguous and vary between depths and seasons.

Tabela 1. (w poprzednim artykule)

Tabela 2. Liczba bakterii rozkładających błonnik w warunkach tlenowych

w jeziorach dystroficznych na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego

w latach 1998–2000 (wartości średnie z 3 równoległych oznaczeń w 100 cm³ wody)

Tabela 3. Liczba bakterii rozkładających błonnik w warunkach beztlenowych

w jeziorach dystroficznych na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego

w latach 1999–2000 (wartości średnie z 3 równoległych oznaczeń w 100 cm³ wody)

Tabela 4. Liczba bakterii mineralizujących lecytynę w jeziorach dystroficznych

na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego w latach 1999–2000

(wartości średnie z 3 równoległych oznaczeń w 1 cm³ wody)

Tabela 5. Liczba bakterii rozpuszczających fosforan trójwapniowy

w jeziorach dystroficznych na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego

w latach 1999–2000 (wartości średnie z 3 równoległych oznaczeń w 1 cm³ wody)

Tabela 6. Liczba bakterii redukujących siarczany w jeziorach dystroficznych

na obszarze Wigierskiego Parku Narodowego w latach 1998–1999

(wartości średnie z 3 równoległych oznaczeń w 100 cm³ wody)

Literatura

Bajkiewicz-Grabowska E., 1999: Charakterystyka hydrograficzna Wigierskiego Parku Narodowego. W: Zdanowski B., Kamiński M., Martyniak A. (red.): Funkcjonowanie i ochrona ekosystemów wodnych na obszarach chronionych. Materiały ogólnopolskiej konferencji „Funkcjonowanie i ochrona ekosystemów wodnych na obszarach chronionych Wigry” 11–13 V 1998. Olsztyn, IRŚ.

Boon P. I., 1989: Organic matter degradation and nutrient regeneration in Australian freshwater. 1: Methods for exoenzyme assays in turbid aquatic environments. Arch. Hydrobiol., 115 (3):339–359.

Bowers L., Bishop W., 1966: Bacterial Ecology of a Meromictic Lake. Verh. Int. Ver. Limnol., 16 (3):1501–1502.

Charpentier M., 1968: Dégradation de la cellulose dans le sol. Mécanismes enzymatiques. Raport général. Paris, Annls Inst. Pasteur, 115:497–537.

Donderski W., 1977: The intensity of multiplication of bacteria and biomass production in the water of two lakes. Toruń, Limnol. Papers. AUNC, 10:3–14.

Donderski W., 1983: Bakterie heterotroficzne jezior o różnej trofii. Toruń, UMK, rozpr.

Fjerdingstad E., Nilssen J. P., 1982: Bacteriological and hydrological studies on acidic lakes in Southern Norway. Arch. Hydrobiol., suppl., 64 (4):443–483.

Hofsten B. von., Edberg N., 1972: Estimating the rate of degradation of cellulose fibers in water. Oikos., 23:29–34.

Kuczyńska A., 2002: Mikrobiologiczna charakterystyka wybranych jezior dystroficznych na terenie Wigierskiego Parku Narodowego, maszynopis.

Kuzniecow S. I., 1952: Rol mikroorganizmow w krugoworotie wieszcziestwa w ozierach. Moskwa–Leningrad, AN SSSR.

Kuzniecow S. I., 1970: Mikroflora ozier i jejo geochimiczieskaja diejatielnost’. Leningrad.

Mahmoud S. A. Z., Abdel-Hafen A. M., El-Sawy Hanafy E. A., 1973: Ribonucleic acid and lecithin-hydrolyzing bacteria in soil and rhizosphere of wheat and bread beam, cultivated in Egypt. Zentralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskr. Hyg., Abt. 2, 128:196–202.

Meynell G. G., Meynell E., 1970: Theory and practice in experimental bacteriology. Cambridge, Cambridge Univeristy Press.

Münster U., Chróst R. J., 1990: Origin, composition and microbial utilization of dissolved organic matter. W: Overbeck J., Chróst R. J. (red.): Aquatic Microbial Ecology: Biochemical and Molecular Approaches. New York, Springer-Verlag, s. 8–46.

Niewolak S., 1966: The microbiological character of Iława lakes in 1960–1963 years. 2: Seasonal changes in quantitative and qualitative structure of microflora in Iława lakes waters. Toruń, UMK, Zesz. Nauk., Nauk. Mat.-Przyr., 2 (16):52–76 (Prace Stacji Limnologicznej w Iławie).

Niewolak S., 1971: The microbiological decomposition of tribasic calcium phosphate in the Iława lakes. Acta Hydrobiol., 14:131–145.

Niewolak S., 1980: Occurrence of microorganisms in fertilized lakes. Part 2: Lecithin-mineralizing microorganisms. Pol. Arch. Hydrobiol., 27 (1):53–71.

Niewolak S., Korycka A., 1976: Solubilization of basic-slag by microorganisms in fertilized lakes. Pol. Arch. Hydrobiol. 23 (1):25–52.

Niewolak S., Korycka A., Kraśnicki K., 1978: Rozpuszczanie niektórych związków mineralnych fosforu przez drobnoustroje w osadach dennych jezior nawożonych. Rocz. Nauk. Rol., 99 (1):14–174.

Niewolak S., Korycka A., Kraśnicki K., 1996: The influence of some factors on phosphate solubilization by microorganisms in bottom sediments of different type. Pol. J. Env. Studies, 5:51–57.

Petrycka H., Mrozowska J., Kasza H., 1990: Changes in bacterial microflora against the background of increasing eutrophication of the Goczałkowice Reservoir (southern Poland). Act. Hydrobiol., 32 (1/2):55–66.

Rodina A., 1968: Mikrobiologiczne metody badania wód. Warszawa, PWRiL.