Мікроорганізми в болотах

Мікроорганізми в болотах

Болота — це наземні екосистеми, рівень води в яких знаходиться на або поблизу поверхні впродовж усього вегетативного періоду. Крім того, в період насичення водою ці екосистеми вкриті активною вищою рослинністю. Ще одне визначення боліт — це амфібіальні ландшафти з домінуванням вищої рослинності. «Амфібіальні», тому що організми, які населяють ці екосистеми, повинні бути пристосованими до життя як у воді, так і на суші, оскільки життя в болотах — це щось середнє між наземним і водним способами існування.

Відповідно, характерна особливість боліт — домінування анаеробних процесів з наявністю достатньо невеликої аеробної зони. Як наслідок, процеси розкладання органічних речовин в болотах відбуваються вкрай повільно — деструкція органіки затримується відсутністю кисню та рядом інших факторів.

Для чого потрібно вивчати болота? Перш за все, площа боліт велика — 5 млн км², тому це безумовно значуща за своїми розмірами екосистема. Третина цієї площі припадає на територію Росії (в деяких регіонах західного Сибіру болота займають до 80% території). Великі площі екосистеми боліт припадають на країни Скандинавії та Балтії, на Великобританію та північ Німеччини, Канаду та США, тому в цих країнах відбувається активне їх вивчення представниками багатьох дисциплін, зокрема мікробіологами.

Які ж біосферні функції цих екосистем, чому вони такі важливі? Основна функція боліт полягає в тому, що вони є найбільшим стоком парникового газу СО2: в результаті того, що процеси деструкції в болотах відбуваються досить повільно і органічні речовини рослин, які потрапляють в болото, тільки частково піддаються процесам розкладання, той вуглекислий газ, який вони поглинули в процесі фотосинтезу, не виходить з екосистеми, залишаючись там депонованим. За підрахунками вчених, якщо весь органічній вуглець, який зберігається в болотах, мінералізується і вийде в атмосферу у вигляді вуглекислого газу, це призведе до катастрофи, оскільки концентрація цього газу в атмосфері зросте в півтора рази. Таким чином, болота виконують важливу функцію сховища органічного вуглецю.

Водночас болота являються найбільшим постачальником метану в атмосферу, одного з найбільш активних парникових газів. Він утворюється в результаті анаеробної деструкції органічних речовин і є кінцевим результатом розкладання. Проходить цей процес в анаеробних шарах боліт. Після утворення метану відбувається його дифузія у верхні шари, де він частково може перехоплюватись метанотрофними бактеріями, але певна частина, безумовно, потрапляє в атмосферу. Виходить, що в контексті глобальних змін клімату болота мають і протилежну функцію — з одного боку, це сховище вуглецю, але з іншого, це найбільше джерело метану.

Третя функція боліт — це важливий компонент гідрологічної мережі. Болото — це величезний резервуар прісних вод. Фактично, це губка, що утримує воду, яка потрапляє в болота з атмосферними опадами. Особливо важливі болота в якості водонапірних веж для країн з рівнинним кліматом, на відміну від країн, де є гори і джерелом прісної води являються льодовики.

Що роблять мікроорганізми в болотах і чи є вони там? Безумовно, вони там є, при чому їх чисельність сягає мільйонів клітин на один грам торфу. Процеси, які ними здійснюються — це розкладання органічної речовини, метаногенез, окислення метану, азотфіксація, а також розкладання сполук фенольної природи, що продукуються сфагновими мохами — основним компонентом рослинності верхових боліт, домінуючого типу боліт в Північній півкулі.

Історія вивчення мікробів у болотах не така вже й велика, оскільки перші спроби виділення мікроорганізмів боліт були досить невдалими. За допомогою класичних мікробіологічних методів виділити можна лише десяту частину мікробів, які населяють болота. Довгий час мікробіологам доводилось миритись з цією ситуацією просто тому, що ці мікроорганізми відмовлялись рости у традиційних поживних середовищах, які вчені звикли використовувати.

З появою молекулярних методів ситуація змінилась: з’явився інструмент для ідентифікації мікроорганізмів безпосередньо в зразках, взятих з болота, шляхом екстракції ДНК і подальшого її аналізу. Виявилось, що більшість нуклеотидних послідовностей, які можна отримати із торфу боліт, це бактерії зовсім невідомих груп, або мало вивчені мікроорганізми, чиї функції та метаболічний потенціал невідомі. Існує ряд груп-кандидатів, які взагалі не мають назви, оскільки назва дається групі мікроорганізмів лише тоді, коли в ній є хоча б один культивований представник і вивчені його властивості.

Які ж перспективи вивчення екосистеми боліт і мікроорганізмів, що її населяють? Перш за все, це безпосереднє дослідження вищезгаданих невідомих груп та їх функцій. Це дослідження мікроорганізмів, задіяних в циклі метану (метаногени і метанотрофи). До того ж, порівняно з іншими екосистемами, відомості про метагеном і метатранскриптом боліт та торфу поки що не доступні. Над цими питаннями працюють вчені багатьох країн. То ж порівняно з ґрунтами чи водними екосистемами, болота залишаються мало вивченими, хоча їх біосферне значення нічим не поступається іншим екосистемам.

X

Вхід

Завантажую...