экосистемы литосферы. Экосистемы глубин литосферы
 Скачать 18.82 Kb.
|
|
Экосистемы глубин литосферы. Международная группа ученых из Deep Carbon Observatory обнаружила ранее неизвестные экосистемы, в которых обитают микроорганизмы, чья общая масса достигает 15-23 миллиарда тонн. Это в сотни раз больше, чем биомасса всего человечества. По оценке исследователей, подземные бактерии и археи составляют 70% от всех бактерий и архей Земли. Литосферные микроорганизмы могут выживать в экстремальных условиях, они выдерживают ультрацентрифугирование, ударные давления, большие колебания температуры, вакуум, ультрафиолетовое и ионизирующее излучения высокой интенсивности. Они могут сохраняться внутри астероидов, путешествовать внутри них с одной планеты на другую. Литосферные бактерии размножаются в тысячи и десятки тысяч раз медленнее наземных – продолжительность их жизни очень велика. В состоянии анабиоза они могут существовать практически бесконечно. Эти специфические бактерии настолько приспособились к подземному обитанию, что при подъёме на поверхность гибнут. Только 10% литосферных бактерий могут жить в лабораторных условиях. Более 90% всех микробов – обитателей глубинных слоев литосферы – невозможно выращивать в лаборатории, где нет таких давлений, а наземная кислородсодержащая среда для них просто ядовита. Таким образом, действительное разнообразие литосферных микробов значительно больше, чем доступное лабораторному изучению. Геомикробиологические исследования важны не только для понимания жизни на Земле, но для изучения жизни на других планетах. Микроорганизмы из рода Piezophiles могут жить при очень высоком давлении в средах обитания и лучше растут в условиях высоких гидростатических давлений, чем при атмосферном давлении. Piezophiles широко распространены в море на большой глубине и глубоко в земной коре – в толще литосферы (10,5 км), где они изолированы и от атмосферы, и от гидросферы. Давление в зоне их жизни около 110 мега паскалей, а температура выше 100° C. Два разных вида термофильных железобактерий были выделены из гранита в Швеции на глубине 6,7 км. Американские ученые из Университета Калифорнии обнаружили новый класс подземных микрооганизмов, питающихся нефтью. Микроорганизмы обитают на глубине 2 километров под дном Тихого океана. Эти организмы для своего выживания потребляют сырую нефть. Их диета, как показывают наблюдения, довольно сложна. Побочным продуктом потребления нефти этими микроорганизмами является природный газ. Профессор Дэвид Валентайн из Университета Калифорнии утверждает: "На самом деле, это целый консорциум микроорганизмов – некоторые из них потребляют нефть и производят промежуточные продукты, затем эти промежуточные продукты уже другими группами микроорганизмов трансформируются в газ и прочие соединения". Бактерии являются анаэробными, они используют тепло планеты и соединения железа для окислительных реакций. Они играют важную роль в целом ряде химических реакций в толще литосферы и на дне океана. Глубокие горизонты твёрдой коры, заселённые бактериями, представляют особую часть биосферы и рассматриваются как “глубокая подземная биосфера” (deep biosphere, deep subterranean environments, intraterrestrial biosphere, subsurface biosphere), в которой термофилы играют главную роль. Для областей литосферы с гидротермальной активностью, где в глубоких горизонтах обитают или обитали различные представители микробиоты, было предложено название "гидротермальная эндобиосфера" [Geptner, Kristmannsdottir, 2003]. Подземные жители сильно отличаются от наземных, ведь жить им приходится в совершенно особых условиях – без света, часто без кислорода, под высоким давлением и при высокой температуре. Рекордная глубина, с которой удалось достать что-то живое, была 5 км. Среди микробов-рекордсменов упоминают архею Geogemma barossii, которая живёт и размножается при температуре 121 °С – именно при таких градусах стерилизуют медицинские инструменты в автоклавах. (Правда, не стоит бояться, что Geogemma barossii заразит наши больницы – при наших обычных 37 °С она расти не может.) Как живут подземные жители, ещё предстоит выяснить. Пока что ясно, что их генетическое разнообразие ничуть не меньше чем у надземных микробов, и разнообразие это обусловлено особыми экологическими нишами – не говоря уже о давлении и температуре, энергию для жизни им приходится в буквальном смысле брать из камня. (Например, вышеупомянутая G. barossii добывает её, восстанавливая оксиды железа.) Не выглядит также невероятной гипотеза, что подобные микроорганизмы могли являться основой возникновения жизни на Земле в ранние периоды ее существования, поскольку не требуют для своего существования особых условий, кроме наличия минералов и высокой температуры. Брунелли считает, что вполне возможно существование аналогичных бактерий на Марсе или других планетах, если не сейчас, то в прошлом. Пещерная экосистема представляет собой уникальное образование, состоящее из нескольких уровней, начиная с привходовой части и заканчивая наиболее удаленными и труднодоступными частями. В привходовой части пещеры складываются своеобразные условия. Здесь наиболее заметно взаимодействие внутренней среды пещеры и внешних факторов. Сюда проникает солнечный свет. Могут наблюдаться значительные перепады температур, хотя и пещера влияет на микроклимат прилежащей территории, «пещерное дыхание» отчасти компенсирует низкие зимние и высокие летние температуры. Повышенная влажность создаёт условия для развития водорослей, мхов и папоротников, а также некоторых цветковых растений. Из животных здесь преимущественно встречаются троглоксены и троглофилы. Следующая зона – переходная. Поступление света сюда ограничено, или практически отсутствует, но имеется заметный приток аллохтонного органического вещества – почва, листовой опад, гуано летучих мышей. Колебания температуры незначительное. Это создает условия для развития троглофильной фауны, встречаются случайно привнесенные троглоксены и возможны находки троглобионтов. Как правило, здесь формируются колонии рукокрылых. Последняя зона – «зона темноты», или афотическая зона, отличатся постоянной температурой и влажностью. Сюда не проникает солнечный свет. Аллохтонная органика если есть, то в незначительном количестве. Зато в некоторых пещерах развиты процессы хемосинтеза, бактерии синтезируют органическое вещество, используя минеральные ресурсы пещер, выделяющиеся газы и растворенные в воде соединения. Это царство троглобионтов и стигобионтов. Здесь обитают одни из самых необычных созданий природы, лишенные зрения и пигментации, но обладающие гипертрофированными органами осязания и химического чувства. Экосистемы глубин литосферы очень уникальны и до конца еще не изучены и чрезвычайно уязвимы. Организмы и связи между ними формировались в неизменных на протяжении тысячелетий условиях. Даже незначительное вторжение в такую экосистему, приводящее к изменению температуры, влажности, химического состава, может привести к гибели тысячи организмов. |