Микробиологический анализ балластных вод

Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом. Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и учета. Сохранение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Академия экологии, морской биологии и биотехнологии

Отделение экологии

Кафедра общей экологии

Курсовая работа, 3 курс

Научный руководитель:

к. б. н., доцент кафедры общей

экологии ДВГУ, И. П. Безвербная

ЛЕТЯГИНА АЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

Владивосток

2008

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом

1.2 Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и количественного учета

1.3 Сохранение и изменение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде

ГЛАВА 2. Материалы и методы

ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Одной из серьезных экологических проблем является проблема биологической инвазии. То есть вселение, несвойственных данной акватории, организмов в новые местообитания. Одним из способов попадания микроорганизмов в новые акватории осуществляется путем их сбрасывания с балластными водами. Чужеродные организмы могут перемещаться через океаны в водяном балласте судов, адаптироваться к новым условиям и в результате создавать значительные проблемы для морской среды, государственного имущества и здоровья человека. В забортной воде могут содержаться различные живые существа - от бактерий и мелких водорослей до моллюсков, медуз и даже небольших рыб. Эти живые существа попадают на борт судна в порту выгрузки, путешествуют вместе с судном на многие тысячи морских миль и сбрасываются за борт в порту погрузки.

Одним из путей попадания чужеродных морских организмов в акватории портов является транспортировка их с балластными водами. В частности это характерно и для портов города Владивосток. Природные воды могут загрязняться микроорганизмами кишечной группы (холерный вибрион, бациллы брюшного тифа, паратифов, дизентерии), лептоспирами (возбудителями инфекционной желтухи, водяной лихорадки), возбудителями туляремии, бруцеллеза, некоторыми вирусами (Коксаки, ЕСНО, полиомиелита, трахомы и др.). Следует отметить, что вредными могут являться в данных обстоятельствах не только возбудители инфекций, но и вполне мирные в своей нормальной среде обитания существа (Сагайдак, 2003).

Микроорганизмы обладают уникальной способностью к адаптации. Для них характерна высокая экологическая пластичность и способность сохранять свою жизнеспособность в широком диапазоне различных абиотических факторов -- влажность, температура, органический состав, рН и др. (Бухарин, Литвин, 1997). Благодаря чему риск загрязнения акваторий портов возрастает. Микроорганизмы вступают в сложные отношения с другими обитателями экосистем. Отсюда их способность вырабатывать субстанции, которые называются «факторами патогенности». Борьба с переносом водных организмов с водяным балластом является большой и трудной задачей.

В настоящее время еще не приняты международные правила по контролю над переносом и внесением вредных водных и патогенных организмов посредством водяного балласта судов. Микроорганизмы, транспортируемые с балластными водами могут находиться в трех формах: в планктонной, в осадках и биопленках. Остается проблемой оценка количества и особенностей этих микроорганизмов. Методы отбора и микробиологического анализа балластных вод до сих пор недостаточно разработаны. Кроме того, в Приморье, где функционируют несколько крупных портов, деятельность которых связана с экспортом грузов, до сих пор не проводилось изучение переноса микроорганизмов с судовым балластом. В связи с этим актуальным является проведение поисковых микробиологических исследований для анализа ситуации с переносом микроорганизмов в балластных танках судов и подбор методик для выполнения последующих масштабных мониторинговых исследований.

Поэтому целью курсовой работы было: подобрать методы и провести микробиологический анализ балластных вод, отобранных на судах, работающих на наиболее интенсивных судоходных линиях. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) изучить существующие методы оценки численности и состава планктонных микробных сообществ, сообществ осадков и биопленок, в которых могут существовать микроорганизмы в балластных танках судов;

2) проанализировать литературные данные о микробиологических исследованиях проб из балластных танков судов;

3) изучить известные факты и условия проявления микроорганизмами, изолированными из водной среды, патогенных свойств;

4) выполнить микробиологический анализ проб балластной воды и составить коллекцию штаммов для последующих исследований.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом

Вселение опасных морских видов с балластными водами судов в новую окружающую среду, было идентифицировано как одна из четырех самых больших угроз океанам в мире. Другие три - наземные источники морского загрязнения, чрезмерное использование морских ресурсов и физическое изменение/разрушение морской среды обитания (Сообщение №4 AGPS, 1993).

У привнесенных водных видов есть потенциал вызывать крупные экологические и экономические изменения (Carlton et. al., 1990; Mills et. al., 1993) и микробные компоненты могут представлять опасность для здоровья человека (McCarthy, Khambaty, 1994; Hallegraeff, 1998). Главное направление в мировом транспорте чужеродных водных видов - это перенос их с балластными водами, сбрасываемыми с судов (Carlton, 1985; Ruiz et. al., 1997). Например, известно, что Соединенные Штаты Америки ежегодно получают более 79 млн. тонн балластных вод из-за границы (Carlton et. al., 1995). Когда суда берут воду в одном порту и сбрасывают в другом, балластные воды могут включать в себя различный состав планктона, нектона и бентоса (Carlton, Geller, 1993; Lavoie et. al., 1999).

Исследование балластных вод сосредоточилось в значительной степени на многоклеточных, однако в изобилии среди водных организмов находятся микроорганизмы. Было подсчитано, что бактерии и вирусы естественного происхождения в прибрежных водах имеют высокие концентрации (Ducklow, Shiah, 1993; Wommack, Colwell, 2000). Учитывая такой удельный вес, высокую репродуктивную способность и широкий диапазон устойчивости к физическим факторам - микроорганизмы являются частыми захватчиками прибрежных экосистем (Ruiz et. al., 2000).

Исследования микроорганизмов в балластных водах были ограниченны до настоящего времени и сосредоточились главным образом на Vibrio cholerae (McCarthy, Khambaty, 1994), динофлагелятах (Hallegraeff, 1993, 1998) и протистах (Galil, Hulsmann, 1997). Примером наиболее вероятного транспорта с балластными водами, среди микроорганизмов, является Vibrio cholerae O1. Этот вид вызывает у человека заболевание холеры. В 1991 Vibrio cholerae был найден в устрицах и кишечнике рыб в заливе Mobile Bay, Алабама (DePaola et. al., 1992). Этот вид Vibrio cholerae не отличался от вида, отвечающего за эпидемию холеры в Латинской Америке, которая была в это же время. Когда же балластные воды судов, покинувших Латинскую Америку и прибывших в Mobile Bay, были проверены на бактерию холеры, то было обнаружено, что они содержали вызывающий эпидемию вид Vibrio cholerae (McCarthy et. al., 1992). Это предполагает, что балластная вода способствовала вселению в прибрежные воды залива Соединенных Штатов вызывающего эпидемию вида. Впоследствии, Береговая охрана Соединенных Штатов организовала Международную Морскую организацию по контролю за Балластными водами. Моряки предпринимают меры по снижению распространения патогенных микроорганизмов в балластных водах (Federal Register 1991).

Сейчас единственный широко распространенный метод для управления распространением чужеродных водных микроорганизмов - это обмен балластными водами открытого океана. Эта процедура заключается в том, что судно, которое взяло балластную воду в прибрежном порту, сбрасывает эту воду в открытом океане и заменяет ее океанической водой. В свою очередь эта океаническая вода выпускается в следующем порту захода. Уменьшая плотность прибрежных организмов, и заменяя их океаническими видами, процент успеха вторжения микроорганизмов теоретически ниже. Различия между океанической водой и водой в порту получения, где происходит ее сбрасывание, обеспечивают большую вероятность гибели океанических видов (Smith et. al., 1999).

Однако есть несколько проблем с этой обменной процедурой; в первую очередь опасность для судна и команды из-за волнений в море или вследствие выполнения процедуры ненадлежащим образом. Кроме того, много судов предпринимают только частичный обмен (Carlton, 1995); даже когда обмен предпринят, это не всегда полностью эффективно (Zhang, Dickman, 1999), так как осадок в основании резервуаров судов не может быть полностью удален во время обмена (Williams et. al., 1988). Наконец, изменения в солености воды могут немного затронуть микроорганизмы и особенно их покоящиеся стадии, или вообще никак на них не повлиять.

Объемы переноса бактерий и степень их выживаемости в новой...