Бореальные пресные водоемы, расположенные к северу от 50° с.ш., считаются важным источником парникового газа метана.Среди них доминирующими типами водоемов являются ледниковые, послеледниковые и термокарстовые озера.Разнообразие микробных сообществ, участвующих в процессах цикла метана в этих озерах, плохо изучено, особенно для пресноводных меромиктических озер с постоянно анаэробным гиполимнионом.Биогенный метан вырабатывается главным образом метаногенными археями.В большинстве пресноводных меромиктических озер с низким содержанием сульфата активные процессы метаногенеза начинаются уже монимолимнионе и достигают максимальных интенсивностей на границе раздела вода-осадок.В условиях отсутствия конкуренции с сульфатредукторами ацетат и другие низкомолекулярные продуты разложения ОВ становятся доступными для метаногенов, которые в таких водоемах играют роль основных терминальных деструкторов ОВ.Мы исследовали микробные сообщества воды и донных осадков субарктического озера Светлое (Архангельская область), относящегося к редкому типу пресноводных меромиктических озер с высокими концентрациями Fe(II) и метана в постоянно анаэробном гиполимнионе.В результате молекулярного анализа последовательностей генов 16S рРНК были охарактеризованы микробные сообщества воды на разных глубинах, -0.5, 5, 10, 17, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 27, 33 и 38 м.Полученные данные по составам микробных сообществ выявили их отличия в верхней аэробной зоне (0.5-17 м), хемоклине (21-24 м) и нижней анаэробной зоне (27-38 м).Микробные сообщества верхней аэробной зоны характерны для водоемов с насыщенной кислородом водой.В них преобладают Actinobacteria (27-32% в разных горизонтах), Bacteroidetes (30-36%), Planctomycetes (2-3%), Alphaproteobacteria (2-4%), Betaproteobacteria (7-20%) и Verrucomicrobia (2-6%).Цианобактерии составляют значительную долю сообщества лишь на глубине 17 м (12%), а в верхних слоях их доля не превышает 3%.По-видимому, основными фотосинтетиками в верхних слоях воды являются микроводоросли, последовательности рРНК хлоропластов которых были нами детектированы.Доли цианобактерий и гамма-протеобактерий в микробных сообществах достигают максимума в верхней части зоны хемоклина, составляя на глубинах 21-21.5 м соответственно, 15-17% и 11-12% всех микроорганизмов.Гамма-протеобактерии в этом горизонте представлены почти исключительно метанотрофами рода Methylobacter.Вне зоны хемоклина доли этих групп в сообществах существенно ниже.Эти данные указывают на то, что в зоне хемоклина активный процесс окисления метана в условиях отсутствия или крайне низких концентраций кислорода, может обеспечиваться совместным действием цианобактерий, образующих кислород в результате фотосинтеза, и аэробных метанотрофов, использующих его для окисления метана.В нижнем горизонте хемоклина (глубина 22-23м) содержание цианобактерий и гаммма-протеобактерий в сообществах снижается, но увеличивается доля дельта-протеобактерий (до 6.5%), представленных сульфатредукторами порядка Desulfobacteraceae и Syntrophaceae (род Desulfomonile).Микробные сообщества анаэробной зоны, расположенной ниже хемоклина (горизонты 27-38 м) отличаются преобладанием архей, доля которых составляет 62-65%.Среди архей доминировали две группы, -Euryarchaeota (25-36% всех микроорганизмов) и Pacearchaeota (22-32%).Euryarchaeota были представлены метаногенами порядков Methanomicrobiales и Methanosarcinales в примерно равных соотношениях.Вторая группа, Pacearchaeota, до

В активном иле полупромышленного биореактора, очищающего фильтрат сброженного осадка сточных вод Курьяновских очистных сооружений (г. Москва), выявлены и охарактеризованы по физиологическим, морфологическим и молекулярно-биологическим показателям представители нового вида бактерий, окисляющих аммоний нитритом в бескислородных условиях. Клетки бактерий овоидной формы, 0.5 ? 0.8 мкм, имеют внутриклеточные мембранные структуры, характерные для анаммокс-бактерий: анаммоксосому, парифоплазму, а также, в отличие от других анаммокс-бактерий, обширные внутриклеточные мембранные структуры, располагающиеся слоями параллельно цитоплазматической мембране, и никогда – в области анаммоксосомы. Клетки объединены в агрегаты диаметром 5–28 мкм, легко адгезируют к твердым поверхностям. Клетки морфологически лабильны – легко подвергаются плазмолизу, теряют содержимое. Время удвоения – 28 сут.; макс =0.025 сут-1; температурный оптимум роста 20–45°C, оптимум рН 8.0. По результатам филогенетического анализа последовательностей нуклеотидов генов, кодирующих 16S рРНК, бактерия отнесена к новому виду рода-кандидата Jettenia, принадлежащего к порядку Planctomycetales. Для новой бактерии предложено название Candidatus “Jettenia moscovienalis” sp. nov.

Исследованы способы интенсификации анаэробного микробного разложения органической фракции твердых бытовых отходов (ТБО) на полигоне ТБО и в анаэробных реакторах. Установлено, что для инициации и стабилизации процесса анаэробной ферментации органических отходов в лабораторных биореакторах при 20 и 50°С в качестве инокулята предпочтительно использовать смесь активированной суспензии грунта анаэробной зоны полигона ТБО и сброженного в метантенке осадка сточных вод.

Впервые для аэротенков московских очистных сооружений охарактеризован вклад в микробное сообщество активных илов основных технологически значимых групп микроорганизмов: аммоний- и нитрит-окисляющих, фосфат-аккумулирующих, пенообразующих бактерий, анаммокс-бактерий, а также планктомицетов и метаногенных архей. Методом FISH показано, что аэробные илы представляют собой эубактериальные микробные сообщества, вклад метаболически активных архей в них незначителен. Значимый вклад в бактериальную компоненту активных илов вносят нитрификаторы II ступени и планктомицеты, доминирующими нитрификаторами являются Nitrobacter spp. Метаболически активные анаммокс-бактерии в илах аэротенков не выявлены. Обнаружены различия в характеристиках илов аэротенков, использующих различные технологии очистки. Численность нитрифицирующих и фосфат-аккумулирующих бактерий в образцах илов в целом коррелировала c активностями микроорганизмов в микрокосмах и с эффективностью удаления соединений азота и фосфора из сточной воды: максимальная численность и активность микроорганизмов показана для илов аэротенков, работающих по технологиям Кейптаунского и Ганноверского университетов. Наименее активным был ил Новокурьяновских очистных сооружений, в котором наблюдалось обильное развитие филаментных бактерий, приводящее к пенообразованию. В группе пенообразующих бактерий обнаружены Gordonia spp. и Acinetobacter spp., утилизирующие нефть и моторные масла, и Sphaerotilus spp., утилизирующие ненасыщенные жирные кислоты, а также Candidatus ‘Microthrix parvicella. Таким образом, показатели численности и состава метаболически активных микроорганизмов, полученные методом FISH, могут быть применены для технологического контроля очистки сточных вод.

В накопительных культурах, выделенных при 10°С из отобранных в период с апреля по ноябрь образцов покрывающей почвы полигона ТБО, идентифицированы метанотрофы, близкородственные психротолерантным представителям родов Methylobacter и Methylocella. В накопительных культурах, выделенных при 20°С из тех же образцов покрывающей почвы, обнаружены метанотрофы, близкородственные мезофильным представителям родов Methylobacter и Methylosinus. В накопительной культуре, выделенной при 40°С из покрывающей почвы, отобранной в мае (температура почвы 11.7–12.5°С), идентифицирован метанотроф, близкородственный термотолерантному виду Methylocaldum gracile. Помимо метанотрофов в накопительных культурах идентифицированы метилобактерии родов Methylotenera и Methylovorus, а также представители родов Verrucomicrobium, Pseudomonas, Pseudoxanthomonas, Dokdonella и Candidatus Protochlamydia. В чистую культуру выделен метанотроф, близкородственный (98% сходства последовательностей генов, кодирующих 16S рРНК) психротолерантному виду Methylobacter tundripaludum SV96. Интродукция выращенной при 15°C смеси выделенных культур метанотрофных бактерий в покрывающую почву полигона ТБО приводила к снижению эмиссии метана с поверхности опытного участка полигона осенью (октябрь, ноябрь). В использованном инокуляте подтверждено присутствие метанотрофов, близкородственных M. tundripaludum SV96.

C помощью радиоизотопных, молекулярных и микробиологических методов исследовали продукцию, окисление метана и разнообразие культивируемых аэробных метанотрофных бактерий в водной толще и поверхностных осадках меромиктического олиготрофного озера Гёк-Гёль (Азербайджан). Скорость окисления метана была чрезвычайно низкой в аэробном миксолимнионе, резко увеличивалась в хемоклине и достигала максимума на границе появления кислорода в водной толще. В накопительных культурах, выделенных из хемоклина, идентифицированы аэробные метанотрофные бактерии II типа, принадлежащие к роду Methylocystis. Окисление метана в анаэробных водах монимолимниона было гораздо более интенсивным, чем в аэробной зоне. Тем не менее, глубже 29–30 м происходило нарастание содержания метана, которое у дна достигало величины 68 мкМ. Наибольшая скорость окисления метана в анаэробных условиях наблюдалась в поверхностном слое донных осадков. Значительное превышение скорости окисления метана над его образованием в поверхностных осадках и водной толще указывало на глубинный источник метана в этом озере.