Эта работа опубликована в сборнике статей с материалами трудов 1-ой международной телеконференции "Проблемы и перспективы современной медицины, биологии и экологии". Название сборника "Фундаментальные науки и практика Том 1, №1"

Посмотреть обложку сборника

Скачать информацию о сборнике (в архиве: обложка, тит. лист, оглавление, список авторов)

Институт проблем нефти и газа СО РАН  (г.Якутск)¹

ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РС(Якутия)»  (г.Якутск)²

Средняя общеобразовательная школа №33  (г.Якутск)³

             Уже более 300 лет изучают бактерии. Но, ещё сравнительно недавно, казалось невероятным, что микробы могут сохраняться в ископаемом состоянии. И всё же, учёные занимались исследованиями. И доказали, что некоторые виды  бактерий  живут сотнями лет. Стало известным, что  микроорганизмы играют огромную роль в процессах выветривания  горных пород, в формировании месторождений полезных ископаемых, в образовании и деградации нефти и геологических объектов.

     С каждым годом мы получаем всё больше подтверждений, что жизнеспособные микроорганизмы в литосфере распространены до значительных глубин [1]. Обнаружение микроорганизмов в осадочном чехле криосферы свидетельствуют о том, что по объёму и массе жизнь в глубине земной толщи не только сравнима, но и существенно превосходит поверхностную биомассу живых организмов  [2].

      Имеются доказательства того, что уже на ранних стадиях развития  биосферы, первыми продуцентами нефти были прокариотные сообщества [3].

       Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейших микроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых интересных сведений. Она установила, что в нефтях, ранее считавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, не прекращавшаяся миллионы лет подряд.

     Нефть постепенно образовывалась в толще, различных по возрасту, осадочных породах, начиная от наиболее древних – кембрийских, возникших 600 млн. лет назад, до сравнительно молодых – третичных слоёв, сложившихся 50 млн. лет назад. Целый ряд  бактерий,  живёт в нефти и питается ею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Под действием микроорганизмов происходит разложение органических веществ и выделяется водород, необходимый для превращения органического материала в нефть.

      Аборигенные микробные сообщества нефтяных месторождений относят к наиболее древним биоценозам Земли, погрузившимся вместе с органическими остатками и биогенными илами на большие глубины, где происходило дальнейшее формирование нефтематеринских    пород и нефтей  под влиянием температуры и высокого давления  [4].     

        По современным представлениям, заводняемые нефтяные пласты являются гетерогенной экосистемой, заселённой разнообразной микрофлорой [3]. Среди существующих отработанных месторождений нефти имеются действующие скважины, в которых добыча нефти давно превысила объёмы начальных запасов [5]. В связи с этим, в настоящее время  немало научно - исследовательских работ посвящают  микробиологическим методам повышения нефтеотдачи. Существуют данные, что для улучшения добычи сырой нефти может быть использована, как  культура  клеток, так и  культуральная жидкость галофильных архей Hfx. mediterranai [5]. Исследованиями показано, что дополнительная добыча нефти при использовании микробиологического метода составляет 10-46% [5].

     В 2008-2009 г.г., на базах Института проблем  нефти и газа  СО РАН (Якутск) и лаборатории Особо-опасных инфекций ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РС (Я)» (Якутск) был  проведён отбор и  микробиологические исследования образцов биоматериалов Оймяконского мамонтёнка и шерстистого носорога;  нефти Талаканского, Иреляхского и Среднеботуобинского месторождений (Якутия);  керна Кембрийского отложения (500-600 млн. лет), отобранного из скважины №179-31 Талаканского месторождения и пробы нефтезагрязнённых объектов окружающей среды (почва, снежный покров, лёд, талые воды, вода открытых водоёмов, донные отложения) на аварийных территориях  нефтегазового комплекса Якутии (фото 1-4).

        Из  всего разнообразия  выделенной микрофлоры наибольший интерес представили бактерии рода Bacillus. Они были обнаружены практически во всех исследуемых образцах.

       С целью изучения Bacillus, исследуемый материал  засевали  на питательные среды Донована, солевой полимиксиновый агар, ГРМ – агар с содержанием 1% глюкозы и мясо-пептонный агар (МПА). Посевы инкубировали  в термостате при температуре 30° C от 24 до 96 ч.

        Для исключения заноса посторонней микрофлоры из окружающей среды, образцы керна Кембрийского отложения перед  исследованием обжигали спиртом и дробили  в стерильных условиях. Во время посева  проводился контроль воздуха  помещения, бокса, питательных сред и лабораторной посуды на стерильность.

        Колонии, выделенных бактерий имели различные морфологические признаки (фото 5-8).

B. сereus, выделенный из нефтезагрязнённых почв  на среде Донована  образовывал  крупные белые распластанные колонии со слегка изрезанными краями, окруженные широкой зоной глубокого белого равномерного матового коагулята и зоны просветления.

       Культуры, выделенные из биоматериала шерстистого носорога на МПА росли в виде влажных, выпуклых оранжевых колоний с ровными краями,  диаметром до 2 мм.

       B.sporotermodurans и B.sfericus, выделенные из биоматериала шерстистого носорога и Оймяконского мамонтёнка  образовывали  почти прозрачные или слегка беловатые, выпуклые и дискообразные, влажные колонии. 

       Bacillus, выделенный из керна,  продуцировал ярко жёлтый (лимонный) пигмент.              Колонии нефтяных бациллюсов  были белыми, крупными, склонными к расползанию. В.mycoides, выделенный из снежного покрова, имел вид мешочков, с суховатой  складчатой поверхностью и  неровными краями.

         Из-за своих  малых размеров микрофлора   представляет трудный для изучения объект. Основные различия  микроорганизмов идентифицируют  на биохимическом уровне. Анализировать ферментативные особенности у ископаемых бактерий практически не возможно.  Порой приходится устанавливать только родовую  принадлежность  древних микробов  по морфологии, микроскопическим препаратам и продуктам жизнедеятельности.

      По Берги [6], в семейство Bacillaceae род Bacillus  входят две группы. Группа I включает  22 вида, которые признаны определёнными единицами. Их точные границы могут быть не вполне ясны, но по меньшей мере имеется некоторая информация о варьировании внутри каждой такой единицы.

      Группа II содержит 26 видов, которые пока не получили общего признания, потому,  что они, по-видимому, нуждаются в дальнейшем исследовании.

      Большая часть бактерий  рода Bacillus, выделенных из изученных нами объектов, по морфологическим признакам и биохимическим реакциям дифференцировали,  как  B.cereus,   В.с.mycoides,  В.agglomeratus,  В.megaterium,  относящимся к  I  группе.

        Для постановки биохимических тестов использовали бумажные индикаторные системы для идентификации микроорганизмов (СИБ)  фирмы «ИмБио» (Н. – Новгород), а также специальные среды, углеводы и многоатомные спирты, приготовленные  по общепринятым в микробиологии рецептам [6,7].   

         Таблица 1 отражает способность бактерий рода Bacillus, выделенных из исследуемых объектов, расти на питательных средах, содержащих нефть и разлагать её.

Способность ископаемых и современных бактерий рода Bacillus, выделенных на территории Якутии,  развиваться  на средах с нефтью и деструктировать нефть

                                                                                                                                                              Таблица 1

        Таким образом, способностью расти на минеральных средах,  содержащих  нефть, обладали более  55% изученных штаммов бактерий рода Bacillus, в том числе -  1 ископаемый штамм B.sfericus, выделенный из хобота Оймяконского мамонтёнка и все  бациллюсы, выделенные из нефти и керна. Активными деструкторами нефти оказались только В. mycoides и B.cereus, выделенные из нефтезагрязнённых почв аварийных территорий временной трассы нефтепровода «Талакан-Витим» и Амгинской нефтебазы ОАО «Саханефтегазсбыт», а также  B.sfericus, выделенный из хобота Оймяконского мамонтёнка. Эти виды микроорганизмов можно с успехом применять для разработки биологических сорбентов, в целях  восстановления нарушенных территорий на  объектах нефтегазовых комплексов.

              Изучение микробных сообществ эксплуатируемых залежей углеводородов на территории Якутии необходимо для формирования представлений об эволюции и преобразовании нефтяных углеводородов под влиянием антропогенного фактора.  

Литература:

1.Воробьёва Е.А., Гиличинский Д.А., Соина В.С. Криосфера Земли // Научный журнал, 1997, т.1, №2, с.60-66.

2.Звягинцев Д.Г., Гиличинский Д.А., Благодатский С.А. и др. Длительность сохранения жизнеспособных микроорганизмов в постоянно мёрзлых осадочных породах и погребённых почвах // Микробиология, 1985,  т. 54, с.153 – 163.

3.Назина Т.Н., Беляев С.С. Биологическое и метаболическое разнообразие микроорганизмов нефтяных  месторождений // Труды Ин-та микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН. М.: Наука, 2004. Вып. XII, с. 289-316.

4.Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. М.: Наука, 1974. 198 с.

5.Воробьёва Л.И. Археи.  М.: ИКЦ «Академкнига», 2007, с. 371-408.

6.Краткий определитель бактерий Берги под ред. Дж. Хоулта и Г.А. Заварзина.  М.: Мир, 1980, с.286-295.

7.Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования под ред. Биргер М.О.  М.: Медицина, 1982, с.40-86.