Экспедиция на НИС «Г.Ю. Верещагин» с 09 по16 июля 2022 г.

В рамках темы государственного задания Института № 0279-2021-0006 «Изучение функционирования гидратных, нефтяных и газообразных углеводородных систем и сопряженных с ними микробных сообществ в озере Байкал» (рук. д.б.н. Земская Т.И) проведены экспедиционные работы на НИС «Г.Ю. Верещагин» в Среднем и Северном Байкале, в том числе в районах разгрузок газодержащих флюидов, формирования железомарганцевых корок и конкреций, также наземные термальные источники.

Цель экспедиции: исследовать структуру микробных сообществ и установить роль микроорганизмов в образовании и превращении углеводородов (газообразных и нефтяных) с помощью комплекса методов, включая высокопроизводительное секвенирование вариабельных участков генов 16S рРНК бактерий и архей, получение накопительных культур для последующего геномного анализа; поиск мест обитания бесцветных серных бактерий р. Thiotrix и Thioploca; исследование санитарно-значимых бактерий в воде наземного термального источника и в прибрежной зоне бухты Змеиная (Северный Байкал).

Запланированные экспедиционные работы проведены в полном объеме на 51 станции. Отбор проб донных осадков, химического состава поровых вод и измерения концентраций метана осуществляли с помощью гравитационных труб длиной 3 и 5 м, а также грейфера. С использованием большой гравитационной трубы было отобрано 48 кернов. Для каждого керна проведено литологическое описание донных отложений. Концентрации метана определены для 335 проб донных осадков и 5 проб придонной воды. Химический состав поровых вод исследован в более чем 100 пробах донных осадков.

С помощью грейфера в районе формирования железомарганцевых корок и конкреций (район Б. Ушканьего острова) отобрано 22 пробы донных осадков для дальнейшего выделения ДНК и высокопроизводительного секвенирования вариабельных участков генов 16S рРНК бактерий и архей. В поднятых осадках этого района получено более 30 образцов корок и конкреций, которые будут использованы для выделения древней ДНК, химического и минерального состава, а также определения их возраста. В грейфере, понятом в мелководном районе протоки Харауз, отобраны пробы бесцветных серных бактерий, принадлежащих р. Thioploca, для выделения ДНК. Для исследования экологии этого вида проведены измерения pH, Eh, Т и кислорода.

В районе горячего источника б. Змеиная отобраны маты бесцветной серной бактерии Thiothrix для получения чистой культуры, исследования морфологии и внутриклеточной структуру клеток. Выполнен отбор проб для установления санитарно-микробиологической оценки качества воды из двух купален и прибрежной зоны горячего источника б. Змеиная. Проводиться оценка изменения микробиома горячего источника после купания туристов.

Продолжены мониторинговые работы, позволяющие установить изменения численности углеводородокисляющих микроорганизмов, концентраций н-алканов и ПАУ в пробах воды и донных осадков на 6 станциях в районе нефтепроявления у устья р. Б. Зеленовская. Для определения роли термофильных углеводородокисляющих микроорганизмов в процессах биодеградации нефти, которые могут проходить при температуре, характерной для глубинных отложений, поставлен эксперимент с тремя образцами донных осадков в анаэробных условиях, на питательных средах, содержащих нефть и различные акцепторы электронов. Заложены эксперименты по культивированию метаногенных архей с нетипичным метаболизмом и определения субстратной специфичности метаногенеза в донных осадках района нефтепроявления у устья р. Б. Зеленовская.

В районе грязевого вулкана К-2 получены образцы аутигенных сидеритов, для которых ранее отмечено обогащение изотопом ¹³С от +17.7 до +21.9%. Для дальнейшего установления таксономического разнообразия микробных сообществ карбонатных слоев и сравнения с результатами, полученными в районе грязевого вулкана К-9, где отмечено формирование изотопно «легких» аутигенных сидеритов, отобрано 9 проб донных осадков для выделения суммарной ДНК.

Пробы железомарганцевых корок и конкреций, аутигенных сидеритов будут исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии и определения элементного состава.

Образцы донных осадков из районов грязевого вулкана К-2 и Б. Ушканьего острова использованы для культивирования микроорганизмов филума Planctomycetota и установления их роли в циклах азота и углерода на средах с добавлением моно- и полисахаридов как дополнительных источников углерода и энергии.