Биоразнообразие микроорганизмов в микробных сообществах минеральных источников

Загрузка...

Универсальное корневое филогенетическое древо, предложенное в результате многочисленных филогенетических исследований, показывает три генеалогических домена, таких как Archaea, Bacteria и Eucarya (Woese et al., 1990).

Согласно последним данным, обобщающим филогенетические исследования природных микробных сообществ, в Отдел Bacteria входит 36 таксономических групп, представленных в виде веерообразной структуры.

В минеральных источниках широко распространены различные группы микроорганизмов, занимающие в силу физиологических особенностей вполне определенные экологические ниши и связанные между собой трофическими взаимоотношениями. Тесные трофические взаимоотношения между различными группами микроорганизмов позволяют им эффективно участвовать в трансформации органических и неорганических веществ подземных вод, что обусловлено их огромным биохимическим потенциалом и большой численностью (Геохим.д-ть, 2011 с.102).

Структура и функциональное разнообразие микробного сообщества минеральных источников во многом зависят от химического состава вод и пород. Содержание акцепторов электронов, биогенных элементов и веществ в минеральной воде оказывает влияние на формирование состава микробного сообщества и его активность (Заварзин, 1984). Микробные сообщества в гидротермах, при отсутствии выедания со стороны эукариотных организмов, могут обладать значительной биомассой и образовывать так называемые микробные маты (Bauld, 1984; Hanada et al., 1995 см Роль микроорганизмов…Интеграц.проекты. Вып28, 2010 с.48). В них взаимодействуют представители разных трофических групп микроорганизмов, осуществляющих полный цикл биогенных элементов (Заварзин, 2003). В биогеохимических процессах, протекающих в подземных и поверхностных водах, участвуют аэробные и анаэробные, автотрофные и гетеротрофные бактерии, грибы и водоросли. В процессах продукции и деструкции образуются различные вещества и метаболиты, используемые в биологическом сообществе и участвующие в геохимических реакциях(Геохим.д-ть, 2011 с.102).

Одни организмы, способные к автотрофному образу жизни, строят свое тело за счет углерода углекислоты, другие – гетеротрофы – для своего развития требуют готовое органическое вещество, а третьи – способны от автотрофного питания переходить к гетеротрофному (Заварзин, 1972). Так, организмы, обладающие хемолитотрофным типом обмена, используют энергию окисления органических веществ. Для тех и других источником углерода служит углекислота.

Хемолитотрофия – способ существования, обнаруженный только у прокариот, при котором источником энергии служат реакции окисления неорганических соединений. Впервые данная группа бактерий была открыта русским микробиологом С. Н. Виноградским. Хемолитотрофы могут существовать как в аэробных, так и анаэробных условиях и использовать довольно широкий круг неорганических соединений в качестве источников энергии (Лысак В.В. Микробиология. учебное пособие Минск: БГУ, 2007. – 426 с. см. с. 286 электркнига в папке Книги в ноуте). Хемолитогетеротрофы энергию получают в ходе окисления неорганических вешеств, а биомассу строят из органических соединений. Хемоорганогетеротрофный обмен веществ присущ большинству видов микроорганизмов, которые как энергию, так и источники углерода черпают из органических веществ. К фотолитоавтотрофам относятся цианобактерии, зеленые и пурпурные серобактерии, к фотоорганогетеротрофам – несерные пурпурные бактерии. Все они используют свет как источник энергии. (Горленко, 1977, Кузнецов, Саралов, Назина, 1985).

Микрофлора минеральных источников представлена почти всеми типами обмена веществ. Особые экологические условия в минеральных источниках: относительно постоянная температура, поступления биогенных элементов, вулканических газов и веществ благоприятствуют развитию различных групп микроорганизмов и их сообществ. Микробные сообщества образуют на некоторых углекислых минеральных источниках целые поля зеленых, бурых, белых, желтых и черных обрастаний (Намсараев и др., 1998).

Фотосинтетические маты уплотнены и плотно заполнили микробные экосистемы. Свет – основной источник энергии, который приводит к накоплению органического вещества в биомассе фотоавтотрофных бактерий и микроморских водорослей. Выделение photosynthates и разложение phototrophs поддерживают высокое разнообразие гетеротрофных бактерий, которые повторно минерализуют органическое вещество, используя множество акцепторов электронов, таких как O2 или сульфат, и chemolithotrophs, которые получают энергию от повторного окисления восстановленных продуктов минерализации, таких как сульфид. И микробным образом установленное превращение энергии и круговорот элемента очень интенсивны и происходят в пределах слоя, который имеет толщину обычно от нескольких миллиметров до сантиметра (van Gemerden, 1993 van Gemerden, H. (1993) Microbial mats: a joint venture. Mar Geol 113: 3–25.). Близкая связь автотрофных и гетеротрофных процессов происходит в низком чистом темпе роста в пределах от <1 до нескольких мм ежегодно в большинстве микробных матов. Большинство исследований фотосинтетических микробных матов сосрфедоточилось на детальном исследовании микробного разнообразия, взаимодействий между различными микробами и биогеохимическими процессами, и влиянием условий окружающей среды и массообмена на структуре экосистемы и функции.

Эти исследования показывают, что, хотя структура и функция являются вообще очень переменными среди фотосинтетических матов от различных сред обитания, там существует типичный образец, который характерен для всех них - явная вертикальная стратификация микробного сообщества и микроусловий окружающей среды в форме крутых градиентов физических и химических параметров. Эта стратификация - результат крутого ослабления света с глубиной, определенными для большого объема темпами метаболической деятельности различных функциональных групп в экосистеме мата, и диффузией - ограниченный транспорт субстратов и продуктов метаболических процессов (Jørgensen et al., 1987; Kühl et al., 1996; Kühl and Fenchel, 2000; Visscher and Stolz, 2005). Помимо пространственной изменчивости, большие временные колебания в микроусловиях окружающей среды из-за переменной легкой доступности, связанной с круглосуточными циклами, также типичны для фотосинтетических матов, по крайней мере в и вокруг euphotic зоны, где первичная продуктивность происходит.
 

Загрузка...
Комментарии
Отправить