Distribution and physiological activity of heterotrophic benthic bacteria in lakes with different trophic conditions located in the Bory Tucholskie National Park (Poland)

• Autorzy: Kubera L. , Donderski W.

Warianty tytułu

PL

Występowanie i aktywność fizjologiczna heterotroficznych bakterii bentosowych w zróżnicowanych troficznie jeziorach Parku Narodowego "Bory Tucholskie"

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Research on ecophysiology of benthic bacteria indicates that microbiological processes which occur in bottom sediments have a major influence on the development of water bodies. Organic matter accumulated on the bottom makes lakes shallower and accelerates their aging. Microbiological processes are particularly important in small lakes, which are a common element of the environment. This article presents the results of the investigation of the distribution of heterotrophic bacteria in the bottom sediments of four lakes with different trophic conditions in the Bory Tucholskie National Park and the relationship between the number of benthic bacteria and their physiological activity. The total number of benthic bacteria and the ability of isolated strains to carry out selected physiological processes were assessed by cultivating bacteria on appropriate substrates. We also determined the coefficient of physiological activity, which was then used for the correlation analysis and verification of the research hypothesis. The highest number of benthic bacteria was found in the eutrophic and dystrophic lakes. The lowest number was recorded in lake sediments of the mesotrophic lake, although at this site the studied strains were the most active. As a result, the correlation analysis confirmed the hypothesis that there is no relationship between the metabolic potential of benthic bacteria and their number in a sample.

PL

W badaniach nad ekofizjologią bakterii bentosowych prowadzonych na przestrzeni lat potwierdzono, że procesy mikrobiologiczne zachodzące w osadach dennych mają fundamentalny wpływ na kierunek kształtowania się zbiorników wodnych. Zdeponowane na ich dnie substancje organiczne przyczyniają się do wypłycania i starzenia się zbiorników jeziornych. Procesy te mają szczególne znaczenie w kontekście niewielkich jezior, które stanowią bardzo liczny i ważny komponent środowiska naturalnego. W artykule zaprezentowano wyniki badań podjętych w celu ilościowej oceny występowania bakterii heterotroficznych w osadach zróżnicowanych troficznie jezior położonych w Parku Narodowym „Bory Tucholskie” oraz wpływu liczebności populacji bakteriobentosu na ich aktywność fizjologiczną. Ogólną liczbę bakterii bentosowych oraz zdolność wyizolowanych szczepów do przeprowadzenia wybranych procesów fizjologicznych oznaczono metodami hodowlanymi na podłożach testowych. Wyznaczono ponadto wskaźnik aktywności fizjologicznej, który umożliwił wykonanie analizy korelacji i weryfikację hipotezy badawczej. Na podstawie analiz największą liczebność bakterii bentosowych stwierdzono w jeziorze eutroficznym oraz dystroficznym. Najmniejszą liczbę bakterii odnotowano w osadach jeziora mezotroficznego, jednakże na stanowisku tym analizowane szczepy najintensywniej przeprowadzały procesy fizjologiczne. W konsekwencji w analizie korelacji potwierdzono hipotezę o braku zależności potencjału metabolicznego szczepów bakterii bentosowych od ich liczebności w badanej próbie.

Słowa kluczowe

EN

heterotrophic bacteria; benthic bacteria; distribution; physiological activity; microbiological activity; bottom sediment; microbial ecology; lake; trophic condition; Bory Tucholskie National Park; Poland

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2017
• Tom: 32
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.549-559,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kubera L.

• Department of Microbiology, Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Powstancow Wielkopolskich 10, 85-090 Bydgoszcz, Poland

autor

Donderski W.

• Department of Microbiology Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• ARTS M.T., EVANS M.S., ROBARTS R.D. 1992. Seasonal patterns of total and energy reserve lipids of dominant zooplanktonic crustaceans from a hyper-eutrophic lake. Oecologia, 90(4): 560–571.
• CHRÓST R.J., SIUDA W. 2006. Microbial production, utilization, and enzymatic degradation of organic matter in the upper trophogenic layer in the pelagial zone of lakes along a eutrophication gradient. Limnol. Oceanogr., 51: 749–762.
• DAHLBÄCK B., GUNNARSSON L.Å.H., HERMANSSON M., KJELLEBERG S. 1982. Microbial investigations of surface microlayers, water column, ice and sediment in the Arctic Ocean. Mar. Ecol. Prog. Ser., 9: 101–109.
• DONDERSKI W., KALWASIŃSKA A. 2003. Occurrence and physiological properties of bacterioplankton of Lake Chełmżyńskie (Poland). Pol. J. Environ. Stud., 12(3): 287–295.
• GAŠPAROVIĆ B., PLAVŠIĆ M., ĆOSOVIĆ B., SALIOT A. 2007. Organic matter characterization in the sea surface microlayers in the subarctic Norwegian fjords region. Mar. Chem., 105(1–2): 1–14.
• Jakość wody. Ogólne wytyczne oznaczania liczby bakterii metodą hodowli. PN-EN ISO 8199:2010.
• KALINOWSKA K., GUŚPIEL A., KIERSZTYN B., CHRÓST R.J. 2013. Factors controlling bacteria and protists in selected Mazurian eutrophic lakes (North-Eastern Poland) during spring. Aquatic Biosystems, (9): 9.
• KALINOWSKI R., ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ M. 2009. Method of developing the sediment quality guidelines based on ecotoxicological assays. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40: 549–560.
• KALWASIŃSKA A., DONDERSKI W. 2005. Benthic bacteria of Lake Chełmżyńskie (Poland). Pol. J. Environ. Stud., 14(6): 761–766.
• KIERSZTYN B., SIUDA W., CHRÓST R.J. 2012. Persistence of bacterial proteolytic enzymes in lake ecosystems. FEMS Microbiol. Ecol., 80: 124–134.
• KREVS A., KUCINSKIENE A., PASKAUSKAS R. 2006. Microbial destruction of organic matter in the bottom sediments of lithuania lakes. Microbiology, 75(2): 213–218.
• LALKE-PORCZYK E., DONDERSKI W. 2005. The role of bacteria growing on the root system of the common reed (Phragmites australis [Cav.] Trin. ex Steudel) in the metabolism of organic compounds. Pol. J. Environ. Stud., 14(1): 57–64.
• LALKE-PORCZYK E., DONDERSKI W., MAŁECKA M. 2004. Physiological properties and taxonomy of epiphytic bacteria in Chełmżyńskie lake in Poland. Pol. J. Environ. Stud., 13(5): 543–549.
• LINDSTRÖM E.S. 2000. Bacterioplankton community composition in five lakes differing in trophic status and humic content. Microb. Ecol., 40: 104–113.
• MADEYSKI M., TARNAWSKI M. 2006. Evaluation of the ecological state of bottom sedimentsin chosen small water reservoirs. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 4(3): 107–116.
• MILENIK L. 2005. Influence of the use of a drainage basin on physical and chemical properties of bottom sediments of lakes. Inżynieria Rolnicza, 4(64): 31–36.
• MUDRYK Z.J., PODGÓRSKA B., BOLAŁEK J. 2000. The occurrence and activity of sulphate-reducing bacteria in the bottom sediments of the Gulf of Gdańsk. Oceanologia, 42(1): 105–117.
• MÜNSTER U., NURMINEN J., EINIÖ P., OVERBECK J. 1992. Extracellular enzymes in a small polyhumic lake: origin, distribution and activities. Hydrobiol., (243/244): 47–59.
• PORTER J., MORRIS S.A., PICKUP R.W. 2004. Effect of trophic status on the culturability and activity of bacteria from a range of lakes in the English Lake District. Appl. Environ. Microbiol., 70: 2072–2078.
• POULICEK M., JEUNIAUX C. 1991. Chitin biodegradation in marine environments. An experimental approach. Biochem. Sys. Ecol., 19(5): 385–394.
• SUSLOVA M.U., PARVENOVA V.V., ZIBOROVA G.A., FEDOTOV A.P. 2009. Distribution of strains of spore-forming bacteria of the genus bacillus in the bottom sediments of lake Khubsugul in northern Mongolia as an indication of paleoclimate. Biology Bulletin, 36(6): 634–638.
• SWIONTEK-BRZEZINSKA M., LALKE-PORCZYK E., DONDERSKI W. 2008. Utilization of shrimp waste as a respiration substrate by planktonic and benthic microorganisms. Pol. J. Environ. Stud., 17(2): 273–282.
• UNANUE M., AYO B., AGIS M., SLEZAK D., HERNDL G.J., IRIBERRI J. 1999. Ectoenzymatic activity and uptake of monomers in marine bacterioplankton described by a biphasic kinetic model. Microb. Ecol., 37: 36–48.
• WOBUS A., BLEUL C., MAASSEN S., SCHEERER C., SCHUPPLER M., JACOBS E., RÖSKE I. 2003. Microbial diversity and functional characterization of sediments from reservoirs of different trophic state. FEMS Microbiology Ecology, 46: 331–347.