Экспедиция на НИС «Г.Ю. Верещагин» с 17 июня по 26 июня 2020 г.

В рамках темы государственного задания Института № 0345–2019–0007 «Исследование влияния грязевых вулканов и метановых сипов на биологические сообщества абиссальной зоны озера Байкал» (рук. д.б.н. Земская Т.И.) проведены экспедиционные работы на НИС «Г.Ю. Верещагин» в районах разгрузки углеводородов Южного, Среднего и Северного Байкала, включая наземные термальные источники.

Цель экспедиции – Изучение биологических сообществ, в том числе поиск новых филогенетических линий микроорганизмов, в зонах аномалий температурного поля и флюидных потоков в воде и донных отложениях в трех котловинах озера Байкал, а также в наземных термальных источниках Северного Байкала.

Запланированные экспедиционные работы проведены в полном объеме на 19 станциях. С использованием большой гравитационной трубы, бентосной трубки и грейфера были отобраны донные осадки, с использованием Розетты – образцы воды в трех котловинах озера Байкал, а также образцы грунта и воды в трех наземных термальных источниках (Хакусы, м. Котельниковский и Давша). В каждом поднятом на поверхность грейфере проведены измерения pH, Eh, Т и кислорода. В 166 пробах воды и 112 пробах донных осадков определены концентрации метана.

Одной из задач экспедиции было исследование геохимических параметров, позволяющих характеризовать кислородный режим, тип разгружающегося флюида, наличие возможных акцепторов электронов для микроорганизмов, обитающих в анаэробной зоне. Для определения химического состава поровых вод отобрано около 200 проб донных отложений из 10 кернов и 7 грейферов.

Еще одной задачей был поиск и изучение ареалов обитания бесцветных серных бактерий в донных осадках озера Байкал и наземных источниках. Бактерии рода Thiothrix найдены в термальных источниках Северного Байкала, отобраны образцы этих бактерий для микроскопического и молекулярно-биологического анализов, а также для и выделения чистых и накопительных культур. В районах метановых выходов Бабушкин (глубина 305 м), метанового сипа Голоустное (393 м) и нефтяного сипа Толстый (323 м) обнаружены и отобраны образцы бесцветной серной бактерии Thioploca .

Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, что термофильные микроорганизмы поступают вместе с газонасыщенными флюидами из глубинных осадков, а не из горячих источников Байкальской рифтовой зоны, были отобраны образцы водной толщи наземных источников Северного Байкала для метагеномного анализа, а также получения чистых и накопительных культур термофильных микроорганизмов. Будет проведено сравнение состава микробных сообществ горячих наземных источников с составом микроорганизмов, полученных ранее из донных осадков озера Байкал.

Для изучения разнообразия и структуры микробных сообществ в зонах с повышенными содержаниями сульфат, нитрат, ацетат-ионов, а также ионов железа отобран 71 образец донных осадков для выделения суммарной ДНК, содержащих газовые гидраты, аутигенные карбонаты, нефть и железомарганцевые корки.

Для изучения разнообразия суммарного микробного сообщества и их зависимости от концентраций метана из водной толщи в районах разгрузки углеводородов Кедр, Толстый, мелководного метанового выхода р. В. Ангара, Фролиха, Бабушкин, а также фоновых станциях Южного, Среднего и Северного Байкала отобрано 52 образца для выделения ДНК и 85 проб – для оценки общей численности микроорганизмов, а также метанотрофных бактерий с использованием метода гибридизации in situ (FISH анализ).

С целью изучения эктосимбионтов и эктосимбиотических консорциумов отобраны бентосные беспозвоночные (амфиподы, остракоды, декаподы, моллюски) в районах разгрузки углеводородов, а также в горячих источниках Хакусы, Давша, м. Котельниковский. Для микроскопического анализа зафиксировано 40 образцов.

Для оценки численности углеводородокисляющих микроорганизмов и исследования метаболизма микроорганизмов, участвующих в анаэробном окислении нефти, отобраны образцы донных осадков и водной толщи в районе нефтяного сипа Толстый. В экспедиции сделаны посевы на средах с добавлением нефти и других углеводородов для получения накопительных анаэробных микроорганизмов. Кроме нефтяных накопительных культур сделаны посевы для культивирования метанотрофных бактерий поверхностных окисленных слоев донных осадков.

В районе грязевого вулкана Кедр отобраны образцы аутигенных карбонатов и произведены посевы на селективные среды для исследования состава микробных сообществ, осуществляющих анаэробное окисление и образование метана. Одновременно осадки в зоне формирования карбонатов отобраны на изотопные, минералогические исследования и детекции биомаркеров. Также поставлены эксперименты для изучения механизмов образования аутигенных карбонатов в лабораторных условиях.