Pionowe zmiany liczebności wybranych grup bakterii cyklu azotowego i ich znaczenie w przemianach związków azotu w wodzie jeziora Hańcza

• Autorzy: Gotkowska-Płachta A. , Korzeniewska E. , Niewolak S.

Warianty tytułu

EN

Vertical changes in the numbers of selected groups of nitrogen cycle bacteria and their significance in the nitrogen flux in waters of Lake Hańcza

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań pionowego rozmieszczenia liczebności bakterii amonifikacyjnych, nitryfikacyjnych utleniających NH₄⁺ do NO₂^- i NO₂^- do NO₃^-, redukujących NO₃^- do NO₂^- i denitryfikacyjnych (redukujących NO₃^- do N₂O lub N₂) oraz warunków termiczno-tlenowych występujących w wodzie najgłębszego w Polsce jeziora Hańcza (108,5 m gł.). Badania prowadzono w latach 1997-1999. Wodę do badań pobierano w odstępach miesięcznych od kwietnia do października na trzech stanowiskach usytuowanych w najbardziej charakterystycznych, najgłębszych miejscach jeziora. Stwierdzono różnice w rozmieszczeniu przestrzennym i sezonowym oznaczanych grup drobnoustrojów w zależności od miejsca, głębokości i daty poboru prób. Najmniej licznie występowały bakterie nitryfikacyjne utleniające NH₄⁺ do NO₂^- i NO₂^- do NO₃^- oraz denitryfikacyjne (często nie stwierdzano ich w badanych próbkach wody), najliczniej natomiast bakterie amonifikacyjne i redukujące NO₃^- do NO₂^-. Pionowe rozmieszczenie liczebności bakterii biorących udział w mineralizacji związków azotu w toni wodnej było różne, zależne od daty poboru prób wody. Maksymalną ich liczebność stwierdzano przeważnie w wodzie na głębokości od 0,0 do 5 m, na głębokości 10 lub 50 m, czasami przy dnie. Jedynie liczba bakterii nitryfikacyjnych utleniających NH₄⁺ do NO₂^- i NO₂^- do NO₃^- oraz denitryfikacyjnych (redukujących NO₃^- do N₂O lub N₂) bywała bardziej wyrównana w toni wodnej. Stwierdzone istotne (ujemne lub dodatnie) współzależności między liczbą bakterii (amonifikacyjnych, nitryfikacyjnych, denitryfikacyjnych) mineralizujących organiczne związki azotu a niektórymi parametrami fizykochemicznymi wody jeziora Hańcza sugerują, iż bakterie te mogą stanowić wskaźnik intensywności procesów mineralizacji substancji organicznej, a tym samym jakości wody, co może być pomocne w opracowaniu metod ochrony badanego jeziora i innych jezior o różnej typologii.

EN

Studies were carried out in the period 1997-1999 to determine the vertical distribution of the numbers of ammonifying bacteria, nitrifying bacteria oxidizing NH₄⁺ to NO₂^- and NO₂^- to NO₃^-, bacteria reducing NO₃^- to NO₂^- as well as denitrifying bacteria (reducing NO₃^- to N₂O or N₂) in waters of the Polish deepest Lake Hańcza (depth: 108.5 m). Moreover, the temperature and oxygen conditions were studied in the lake. Water samples were collected at monthly intervals from April to October from three sites situated in the most characteristic and deepest points of the lake. Differences in spatial and seasonal distribution of the examined microorganisms were found to depend on the site, depth and sampling time. The nitrifying bacteria oxidizing NH₄⁺ to NO₂^- and NO₂^- to NO₃^- and denitrifying bacteria (they were frequently absent in the water samples) occurred in the smallest numbers, whereas ammonifying bacteria and bacteria reducing NO₃^- to NO₂^- were present in large numbers. Vertical distribution of the numbers of bacteria mineralizing nitrogen compounds varied with depth and depended on sampling time. Their maximum numbers were usually recorded at depths from 0.0 to 5 m, at 10 m or 50 m and sometimes at the bottom of the lake. The number of nitrifying bacteria oxidizing NH₄⁺ to NO₂^- and NO₂^- to NO₃^- and denitrifying bacteria (reducing NO₃^- to N₂O or N₂) was more uniform in the water column. Significant correlations (negative or positive) between the numbers of bacteria (ammonifying, nitrifying, denitrifying) mineralizing nitrogen organic compounds and some physico-chemical parameters of Lake Hańcza waters suggest that these bacteria may be used as an indicator of the intensity of organic matter mineralization and thus may indicate water quality. This, in turn, could be a helpful tool in developing methods to protect the studied lake or other lakes of various types.

Słowa kluczowe

PL

bakterie amonifikacyjne; bakterie denitryfikacyjne; bakterie nitryfikacyjne (Nitrosomonas, Nitrobacter); Hańcza jezioro

EN

ammonifying bacteria; denitrifying bacteria; nitrification bacteria (Nitrosomonas, Nitrobacter); Hańcza lake

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 5, z. 2
• Strony: 201--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Gotkowska-Płachta A.

• Gotkowska-Płachta, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Katedra Mikrobiologii Środowiskowej, ul. Prawocheńskiego 1, 10-957 Olsztyn-Kortowo; tel. [phone]

autor

Korzeniewska E.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Mikrobiologii Środowiskowej

autor

Niewolak S.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Mikrobiologii Środowiskowej

Bibliografia

• BOCK E., KOOPS H.P., HARMS H., AHLERS B., 1991. The biochemistry of nitrifying organisms. W: Variations in Autotrophic Life. J. M. Shively and L. Larry. Boston: Academic Press s. 171-196.
• CYDZIK D., KUDELSKA D., SOSZKA H., 1982. Atlas stanu czystości jezior Polski badanych w latach 1974-1978. T. 2. Warszawa: IKŚ s. 305-548.
• DONDERSKI W., STRZELCZYK E., 1977. Bacteriological studies of the mesotrophic Lake Jasne. Zesz. Nauk. UMK Nauki Mat.-Przyr. z. 40 Pr. Limnol. nr 10 s. 15-26.
• DOROCHOWICZ A., ZEGA A., 1998. Ocena stanu czystości jeziora Hańcza na podstawie badań z 1997 r. Komunikat nr 2. Suwałki: PIOŚ ss. 43.
• DROOGENBROECK R., VAN, LAUDELOUT H., 1967. Phosphate requirements of the nitrifying bacteria. Antonie Van Leewenhoek. J. Microbiol. Serol. 33 s. 287-296.
• GŁAŻEWSKI R., TRYBE K., 1999. Badanie form węgla organicznego w wodach powierzchniowych przy pomocy analizatora Shimadzu TOC 5000 z zastosowaniem mikrofiltracji. W: Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka. Mater. Konf. Nauk-Tech. Częstochowa-Ustroń, 8-10 P.Częst. wrzesień s. 176-182.
• GOTKOWSKA-PŁACHTA A., NIEWOLAK S., KORZENIEWSKA E., 2003. Vertical distribution and seasonal changes in the number of bacterioplankton in the water of Lake Hańcza, particularly in the period of reservoir summer stratification. Wyd. 2. EJPAU Ser. Environ. Dev. vol. 6
• GRUNDMANIS V., MURRAY J.W., 1977. Nitrification and denitrification in marine sediments from Puget Soud. Limnol. Oceanogr. 22 s. 803-813.
• HASTINGS R.C., CECCHERINI M.T., MICALUS N., SAUNDERS J.R., BAZZICALUPO M., MCCARTHY A.J., 1997. Direct molecular biological analysis of ammonia oxidizing bacteria population in cultivated soil plots treated with swine manure. FEMS Microbiol. Ecol. 23 s. 45-54.
• HASTINGS R.C., SAUNDERS J.R., HALL G.H., PICKUP R.W., MCCARTHY A.J., 1998. Application of molecular biological techniques to a seasonal study of ammonia oxidation in a Eutrophic Freshwater Lake. Appl. Envir. Microbiol. 64 s. 3674-3682.
• HILBRICHT-ILKOWSKA A., WIŚNIEWSKI R.J., 1994a. Jeziora w krajobrazie Suwalskiego Parku Krajobrazowego. Podsumowanie wyników i wniosków badawczych, propozycje kierunków ochrony. W: Jeziora Suwalskiego Parku Krajobrazowego, związki z krajobrazem, stan eutrofizacji i kierunki ochrony. Człowiek i Środ. 7 s. 267-281.
• HILLBRICHT-ILKOWSKA A., WIŚNIEWSKI R.J., 1994b. Zróżnicowanie troficzne jezior Suwalskiego Parku Krajobrazowego i jego otuliny - stan obecny, zmienność wieloletnia, miejsce w klasyfikacji troficznej jezior. W: Jeziora Suwalskiego Parku Krajobrazowego, związki z krajobrazem, stan eutrofizacji i kierunki ochrony. Człowiek i Środ. 7 s. 181-200.
• JELLISON, R., MILLER L.G., MELACK J.M., DANA G.L., 1993. Meromixis in hypersaline Mono Lake, California. Nitrogen fluxes. Limnol. Oceanogr. 38 s. 1020-1039.
• JETTEN M.S.M., 2001. New pathways for ammonia conversion in soil and aquatic systems. Plant and Soil 230 s. 9-19.
• KHOLDEBARIN B., OERTLI J.J., 1977. Effect of suspended particles and their sizes on the nitrification in surface water. J. Water. Pollut. Control Fed. 50 s. 1693-1697.
• KRUL J.M., 1976a. Dissimilatory nitrate and nitrite reduction under aerobic conditions by an aerobically and anaerobically grown Alcaligenes sp. and by activated sludge. J. Appl. Bact. 40 s. 245-260.
• KRUL J.M., 1976b. The relationship between dissimilatory nitrate reduction and oxygen uptake by cells an Alcaligenes strain in flocs and in suspension and by activated sludge flocs. Water Res. 10 s. 337-341.
• KUCHARSKI J., 2000. Znaczenie procesu nitryfikacji. W: Mikrobiologia na przełomie wieków. Materiały pokonferencyjne. Olsztyn: UWM s. 37-40.
• KUZNECOV S.I., 1970. Mikroflora ozer i jeje geochimičeskaja dejatelnost’. Leningrad: Izd. Nauka ss. 440.
• MENDUM T.A., SOCKETT R.E., HIRSCH P.R., 1999. Use of molecular and isotopic techniques to monitor the response of autotrophic ammonia-oxidizing populations of the beta subdivision of the class Proteobacteria in arable soils to nitrogen fertilizer. Appl. Environ. Microbiol. 65 s. 4155-4162.
• MÜLLER-NEUGLÜCK M., ENGEL H., 1961. Photoinaktivierung von Nitrobacter winogradskyi Buch. Arch. Mikrobiol. 39 s. 130-138.
• NIEWOLAK S., FILIPKOWSKA Z., KORZENIEWSKA E., 2005. Presence of nitrogen cycle bacteria in the water of a eutrophic lake (Lake Bartąg), planned to supply the Olsztyn municipal waterworks. Acta Univ. Nicolai Copernici. Pr. Limnol. w druku.
• NIEWOLAK S., KORYCKA A., 1980. Nitrate-reduction processes in fertilized lakes. Ekol. Pol. 28 s. 649-673.
• NIEWOLAK S., KORYCKA A., POTOCKA E., 1978. Ammonification processes in fertilized lakes. Ekol. Pol. 26 s. 555-572.
• Niewolak S., 1983. Nitryfikacja heterotroficzna w jeziorach nawożonych. Rocz. Nauk Rol. 100 Ser. H 1 s. 45-70.
• NIEWOLAK S., POTOCKA E., 1988. Sezonowe zmiany liczebności bakterii czynnych w procesie mineralizacji związków azotu w wodzie jeziora napowietrzanego. Acta. Acad. Agricult. Tech. Olst. Protectio Aquarum et Piscatoria 16 s. 201-209.
• PAUL E.A., CLARK F.E., 2000. Mikrobiologia i biochemia gleb. Lublin: UMCS s. 221-257.
• PRINCIC A., MAHNE I., MEGUSAR F., PAUL E. A.,. TIEDJE J. M., 1998. Effects of pH and oxygen and ammonium concentrations on the community structure of nitrifying bacteria from wastewater. Appl. Environ. Microbiol. 64 s. 3584-3590.
• RODINA A., 1968. Mikrobiologiczne metody badania wód. Warszawa: PWRiL s. 247-289.
• RÜFFER H., 1964. Nitrifikation und Denitrifikation bei der Abwasserreinigung. Vom Wass. 31 s. 134-152.
• SCHÖN G.H., ENGEL H., 1962. Der Einfluss des Lichtes auf Nitrosomonas europaea Win. Arch. Mikrobiol. 42 s. 415-418.
• SERRUYA C., EDELSTEIN M., POLLINGHER U., SERRUYA S., 1974. Lake Kinneret sediments: nutrient composition of pure water and mud water exchanges. Limnol. Oceanogr. 19 s. 489-508.
• WONG-CHENG G.M., LOEHR R.C., 1978. Kinetics of microbial nitrification: nitrite - nitrogen oxidation. Water Res. 12 s. 605-609.
• WUHRMAN K., 1964. Microbial aspects of water pollution control. Adv. Appl. Microbiol. 6 s. 119-151.
• ZDANOWSKI B., HUTOROWICZ A., 1997. Charakterystyka hydrohemiczna Czarnej Hańczay i wpływ tej rzeki na wody jezior Hańcza i Wigry. W: Zintegrowany monitoring środowiska przyrodniczego. Stacja Bazowa Wigry (Wigierski Park Narodowy). Bibl. Monit. Środ. Warszawa: IOŚ s. 29-47.