Микробные сообщества холодных пещер Средней Сибири

Девятилетние исследования в 16 холодных (температура 0 .. +5C, относительная влажность 80 – 100%) известняковых пещерах Средней Сибири выявили присутствие специфических сообществ грибов и бактерий. Несмотря на олиготрофные условия, естественная микробиота пещер относительно обильна и разнообразна как в систематическом, так и в экологическом плане.

Общая численность грибов варьирует от менее чем 103 колониеобразующих единиц (КОЕ) на грамм пещерных отложений (в малопосещаемых пещерах и участках пещер) до 3,6x106 КОЕ г-1 в посещаемых районах, таких, как районы подземных базовых лагерей. В ранее не посещавшихся человеком участках пещер грибы не обнаружены. Таксономическое разнообразие пещерных грибов сходно с разнообразием почвенных грибов региона с преобладанием представителей родов Penicillium (34,5%), Chrysosporium (21%) и Mucor (20%). Кроме перечисленных, обнаружены представители р.р. Pythium, Mortierella, Thamnidium, Paecilomyces, Cryptococcus, Rhodotorula, Fusarium, Verticillium, Periconia, Thrihoderma, Doratomyces, Echinobotryum. В присутствии органики грибы представлены мицелием или визуально заметными спорулирующими колониями до 50 см в диаметре. В отложениях с низким содержанием органического вещества грибы представлены конидиями (спорами). Общая численность культивируемых бактерий варьирует от 104 до 107 КОЕ г -1 пещерных отложений, и от 102 до 105 КОЕ мл -1 воды. Наиболее высокая численность и разнообразие бактериальной биоты наблюдается в участках с высокой антропогенной нагрузкой, где число бактерий (до 5,75x107 КОЕ г -1) сопоставимо с аналогичным показателем для почв. В отличие от грибов, высокая численность культивируемых бактерий (до 105-106 КОЕ г-1) обнаруживается и в районах с низким уровнем антропогенной нагрузки, включая ранее не посещавшиеся человеком участки пещер. Бактерии в пещерах метаболически активны, с минимальным наблюдавшимся in situ временем генерации 48-72 часов. В пещерных отложениях и образцах воды выявляются как олиготрофные, так и эвтрофные бактерии, доля облигатных олиготрофов варьирует в пределах 6,8 - 94,5% от общего числа гетеротрофных бактерий. Среди доминирующих изолятов эвтрофных бактерий выявлены представители родов Pseudomonas, Arthrobacter и Bacillus. В источниках воды вблизи подземных лагерей обнаружена Escherichia coli в количествах до 4,8х103 КОЕ мл-1. Все изоляты пещерных грибов и бактерий способны расти при низкой температуре (+4°C).
Оптимальная температура роста варьирует в пределах от 5-15°C до 30-35°C. Относительная численность психрофильных, психротолерантных и мезофильных форм значимо различается как между отдельными пещерами, так и между участками в пределах пещеры. Максимальная встречаемость психрофилов (до 91% общего числа культивируемых бактерий и до 33% грибов) наблюдается в малопосещаемых пещерах и участках пещер, характеризующихся исторически длительным заносом органического вещества. Математическое моделирование эволюционной адаптации к низкотемпературным условиям пещер показало, что стабильное пещерное микробное сообщество должно состоять только из психрофильных (автохтонных) и мезофильных (аллохтонных) форм с преобладанием психрофилов. Присутствие психротолерантных форм означает, что формирование микробного сообщества ещё не завершено. Как бактерии, так и грибы в пещерах Сибири образуют первый трофический уровень, и служат источником пищи для пещерных беспозвоночных.
© Хижняк С.В., Нестеренко Е.В., Березикова А.А., Трусей И.В.
Материал опубликовал Сергей Хижняк

Комментарии

Заголовок вашего комментария:
Текст вашего комментария: