Антарктида - одна из самых экстремальных в физическом и химическом отношении земных сред, населенных формами жизни. [1] Самые крупные растения - это мхи, а самые крупные животные, не покидающие континент, - это несколько видов насекомых.
Климат и среда обитания
Хотя большая часть континента покрыта ледниковыми покровами , свободные ото льда участки, составляющие примерно 0,4% континентальной суши, неравномерно распределены по прибрежным окраинам. [1] Район Сухих долин Мак-Мердо в Антарктиде - это полярная пустыня, характеризующаяся чрезвычайно низким годовым уровнем осадков (<100 мм (3,9 дюйма)) и отсутствием сосудистых растений и позвоночных ; микробная активность доминирует над биологическим функционированием. [2] Средние летние высокие и низкие зимние температуры в засушливых долинах составляют –5 ° C (23 ° F) и –30 ° C (–22 ° F). [2] Поскольку осадки выпадают нечасто и мало, сезонная доступность воды в гидрологически связанных почвах делает районы, прилегающие к водным объектам, более благоприятными по сравнению с сухими высокогорными почвами. [2] Полярные экосистемы особенно чувствительны к изменению климата , где небольшие изменения температуры приводят к большим изменениям в местной гидрологии , резко влияя на экосистемные процессы. [3]
Почвы в Антарктиде - это почти двухмерные среды обитания, при этом большая часть биологической активности ограничивается верхними четырьмя или пятью дюймами из-за постоянно промерзшей земли под ними. [4] Окружающая среда может быть ограничивающей из-за свойств почвы, таких как неблагоприятные минералогические свойства, текстура , структура , соли , pH или соотношение влажности . [5] Видимые источники органического вещества отсутствуют на большей части континентальной Антарктиды. [3] Почвенные экосистемы Сухой долины характеризуются большими вариациями температурного и светового режимов, резкими химическими градиентами и высокой долей солнечной радиации с повышенной световой составляющей ультрафиолета B (UVB) . [1] Почвы Сухой долины образуются в результате выветривания коренных пород и ледниковых отложений, которые состоят из гранитов , песчаников , базальтов и метаморфических пород . [1] Пространство в этих породах обеспечивает защиту микроорганизмов от некоторых (но не всех) из этих условий: например, защиту от ветра и подвижности поверхности, уменьшение воздействия ультрафиолета, уменьшение высыхания и повышение доступности воды, а также тепловую буферизацию. [6] Половина почв Сухих долин имеет подповерхностный лед, либо в виде погребенного массивного льда, либо в виде цементированной льдом почвы ( вечная мерзлота ). [1] Слой вечной мерзлоты обычно находится в пределах 30 см (12 дюймов) от поверхности почвы. [1]
Обзор микроорганизмов
Суровая окружающая среда и низкая доступность углерода и воды поддерживают упрощенное сообщество мхов , лишайников и матов из зеленых водорослей и красных, оранжевых и черных цианобактерий возле озер и эфемерных ручьев . [4] Среди матов обитают бактерии , дрожжи , плесень и множество микроскопических беспозвоночных, которые питаются микробами, водорослями и детритом : нематоды , простейшие , коловратки , тихоходки , а иногда и клещи и коллембол . [4] Еще более простые сообщества существуют в засушливых почвах, которые занимают большую часть ландшафта. [3]
Микробы в Антарктиде адаптируются к засушливости так же, как микробы в жарких пустынях: когда воды становится мало, организмы просто высыхают, прекращают метаболическую активность и ждут в криптобиотическом состоянии, пока вода снова не станет доступной. [4] Микробы также могут бездействовать в криптобиотическом состоянии, известном как ангидробиоз, когда они обезвоживаются из-за низкой доступности воды. [4] Более экстремальный метод выживания - длительная естественная криоконсервация . В образцах отложений вечной мерзлоты возрастом от 5-10 тысяч до 2-3 миллионов лет обнаружены жизнеспособные микромицеты и бактериальные клетки . [7]
Водоросли
Водоросли присутствуют почти во всех свободных ото льда районах и встречаются в почвах , в виде эпифитов на мхах , в цианобактериальных матах и в планктоне озер и прудов. [8] Также можно найти водоросли, связанные со скалами или живущие в тонкой пленке талой воды на снежных пятнах. [8] В настоящее время существует более 300 таксона водорослей на Антарктиду , с Bacillariophyceae ( диатомей ) и Chlorophyta ( зеленые водоросли ) является наиболее распространенной в Антарктиде. [8] Диатомовые водоросли многочисленны в водной среде, их количество сокращается в наземных средах обитания. [8] Chlorophyta также важны для матов в озерах и прудах, но имеют тенденцию увеличивать свою относительную важность в наземной среде и особенно в почвах, где они являются самой плотной группой водорослей. [8] Xanthophyceae ( желто-зеленые водоросли ) являются важным компонентом флоры почв Антарктиды. [8] Другие группы водорослей ( Dinophyta , Cryptophyta и Euglenophyta ) в основном ограничены пресноводными сообществами Сухих долин . [8]
Виды водорослей, идентифицированные в ходе недавних исследований: [8] [9]
- Hantzschia amphioxys
- Heterococcus moniliformis
- Kentrosphaera facciolae
- Luticola desmetii
- Luticola doliiformis
- Luticola evkae
- Luticola muticopsis
- Лютикола пермутикопсис
- Лютикола томсуи
- Monodus coccomyxa
- Pinnularia borealis
- Празиола хрустящая
- Xanthonema bristolianum
- Ксантонема изгнанник
Животные
Членистоногие
Распространение членистоногих ограничено районами с высокой влажностью почвы и / или доступом к воде, например ручьями или талой водой снега. [8]
Нематоды
Углерод , как представляется, более важными , чем влажность в определении хороших мест обитания для нематод в Сухих долинах в Антарктиде . [4] Scottnema lindsayae , микробный питатель и наиболее многочисленное и широко распространенное беспозвоночное многоклеточных , часто встречается как единственный вид многоклеточных в Сухих долинах Мак-Мердо . [3] Он питается бактериями и дрожжами на сухих соленых почвах, преобладающих в долинах. [4] Все другие виды беспозвоночных более многочисленны во влажных или насыщенных почвах, где больше водорослей и мхов . [3] Распределение большинства нематод видов отрицательно коррелирует с повышением (из - за температуры и осадков) и солености , а также положительно влажности почвы , органического вещества почвы и питательных веществ доступности. [3] Eudorylaimus spp. это вторая по численности нематода , за ней следует Plectus murrayi , наименее многочисленная нематода . [3] Plectus antarcticus питается бактериями и предпочитает жить в эфемерных водотоках . [4] В среднем 2-фунтовый мешок сухой почвы долины содержит приблизительно 700 нематод , в то время как более плодородная почва, обнаруженная в более высоких широтах на континенте, может содержать приблизительно 4000 нематод . [4]
Виды нематод, идентифицированные в ходе недавних исследований: [3] [4] [8]
- Amblydorylaimus isokaryon
- Antarctenchus hooperi
- Aphelenchoides hagueri
- Aphelenchoides Helicosoma
- Aphelenchoides vaughani
- Calcaridorylaimus signatus
- Ceratoplectus armatus
- Chiloplacoides antarcticus
- Chiloplectus masleni
- Coomansus gerlachei
- Кутикулярная фирма
- Ditylenchus spp.
- Ditylenchus parcevivens
- Enchodelus signyensis
- Eudorylaimus spp.
- Eudorylaimus antarcticus
- Eudorylaimus coniceps
- Eudorylaimus glacialis
- Eudorylaimus nudicaudatus
- Eudorylaimus pseudocarteri
- Eudorylaimus shirasei
- Eudorylaimus spaulli
- Eudorylaimus verrucosus
- Eumonhystera vulgaris
- Eutobrilus antarcticus
- Geomonhystera antarcticola
- Geomonhystera villosa
- Mesodorylaimus spp.
- Мезодорилаймус император
- Мезодорилаймус сигнатус
- Monhystera spp.
- Panagrolaimus spp.
- Панагролаймус давиди
- Панагролаймус магнивульватус
- Paramphidelus spp.
- Paramphidelus antarcticus
- Plectus spp.
- Аккуминатус плектус
- Плектус антарктический
- Plectus belgicae
- Плектус фригофильный
- Plectus insolens
- Меридианский плектус
- Плектус муррайи
- Толерантный плектус
- Rhabdblaimus spp.
- Рабдит крыловый
- Парадоксальный риссоколпус
- Rotylenchus capensis
- Scottnema lindsayae
- Teratocephalus pseudolirellus
- Teratocephalus rugosus
- Teratocephalus tilbrooki
- Tylenchus spp.
Коловратки
Три перечисленных ниже вида были обнаружены на влажных почвах с преобладанием мха . [8]
Виды коловраток, идентифицированные в ходе недавних исследований: [8]
- Epiphanes spp.
- Habrotrocha spp.
- Philodina spp.
Тихоходки
Виды тихоходок, идентифицированные в ходе недавних исследований: [8]
- Acutuncus antarcticus
- Diphascon spp. (форма. Adropoion spp.)
- Diphascon alpinum
- Дифаскон дастычи
- Diphascon Polare
- Diphascon tricuspidatum (форма Adropion tricuspidatum )
- Diphascon victoriae
- Hypsibius spp. (форма. Diphascon spp.)
- Гипсибиус альпинус
- Гипсибиус арктический
- Hypsibius ЧФР mertoni simoizumii
- Гипсибиус конвергенс
- Hypsibius oberhaeseri
- Hypsibius scoticus (форма. Diphascon scoticus )
- Macrobiotus arcticus
- Macrobiotus cfr polaris
- Macrobiotus mottai
- Macrobiotus oberhauseri
- Macrobiotus polaris
- Минибиотус фуркатус
- Ramajendas frigidus
- Ramazzottius spp.
- Ramazzottius oberhauseri
Бактерии
Как правило, наибольшее количество культивируемых бактерий происходит из относительно влажных прибрежных почв, по сравнению с небольшими сообществами бактерий на сухих внутренних почвах. [8] Цианобактерии встречаются во всех типах водных сред обитания и часто доминируют в микробной биомассе водотоков и озерных отложений. [8] Leptolyngbya frigida доминирует в придонных матах, часто встречается в почвах и как эпифит на мхах . [8] Nostoc commune может развиваться до размеров, видимых невооруженным глазом, если снабжен тонкой водной пленкой. [8] Род Gloeocapsa - один из немногих криптоэндолитических таксонов с высокой адаптацией к экстремальным условиям окружающей среды в породах Сухих долин . [8] Актинобактерии, такие как виды Arthrobacter , Brevibacterium spp. И Corynebacterium spp. видны в Сухих долинах. [1] Термофильные бактерии были изолированы из термически нагретых почв около горы. Мельбурн и Mt. Риттман на севере Земли Виктории . [8] Роды бактерий, обнаруженные как в пробах воздуха, так и в Антарктике, включают Staphylococcus , Bacillus , Corynebacterium , Micrococcus , Streptococcus , Neisseria и Pseudomonas . [7] Бактерии также были обнаружены, живущими в холоде и темноте в озере, погребенном на полумиле (0,80 км) подо льдом в Антарктиде . [10] [11] [12]
Виды бактерий, идентифицированные в ходе недавнего исследования: [8]
- Acinetobacter spp.
- Alicyclobacillus acidocaldarius
- Aquaspirillum spp.
- Arthrobacter spp.
- Azospirillum spp.
- Bacillus spp.
- Bacillus fumarioli
- Bacillus thermoantarcticus
- Bizionia argentinensis [13]
- Brevibacterium spp.
- Brevibacterium antarcticum
- Brevundimonas spp.
- Chryseobacterium spp.
- Corynebacterium spp.
- Flavobacterium spp.
- Gloeocapsa spp.
- Hymenobacter roseosalivarius
- Leptolyngbya frigida
- Massila spp.
- Micrococcus spp.
- Modestobacter multiseptatus
- Neisseria spp.
- Nocardia spp.
- Коммуна Носток
- Paenibacillus spp.
- Planococcus spp.
- Псевдонокардия антарктическая
- Pseudomonas spp.
- Psychrobacter spp.
- Sphingobacterium spp.
- Staphylococcus spp.
- Stenotrophomonas spp.
- Streptococcus spp.
- Streptomyces spp.
Грибы
Chaetomium gracile часто выделяют из геотермически нагретой почвы на горе. Мельбурн на севере Земли Виктории . [8] Грибы родов найдены в обеих пробах воздуха и Антарктики включают Penicillium , Aspergillus , Cladosporium , Alternaria , Aureobasidium , Botryotrichum , Botrytis , Geotrichum , Staphylotrichum , Paecilomyces и Rhizopus . [7]
Виды грибов, идентифицированные в ходе недавних исследований: [8] [14]
- Alternaria spp.
- Antarctomyces psychotrophicus
- Артроботрис ферокс
- Aspergillus spp.
- Aspergillus ustus
- Aureobasidium spp.
- Botryotrichum spp.
- Botrytis spp.
- Chaetomium gracile
- Cadophora ssp.
- Cadophora malorum
- Черрена однотонный
- Cladosporium spp.
- Cladosporium cladosporioides
- Cladosporium herbarum
- Cochliobolus Heliconiae
- Coniochaeta ligniaria
- Curvularia inaequalis
- Debaryomyces ssp.
- Debaryomyces hansenii
- Geomyces spp.
- Geomyces pannorum (форма Chrysosporium pannorum )
- Geotrichum spp.
- Hohenbuehelia spp.
- Holwaya mucida
- Мортиерелла антарктическая
- Мукор хиемалис
- Paecilomyces spp.
- Penicillium spp.
- Penicillium jensenii
- Penicillium swiecickii
- Phaeosphaeria spp.
- Phialophora spp.
- Phialophora fastigiata (форма Cadophora fastigiata )
- Phoma spp.
- Phoma herbarum
- Rhizopus spp.
- Ризосциф вересковый
- Staphylotrichum spp.
- Stereum hirsutum
- Stictis radiata
- Телебол микроспорус
- Trichophyton eboreum
Дрожжи
Виды дрожжей, идентифицированные в ходе недавнего исследования: [8]
- Aureobasidium pullulans
- Candida spp.
- Кандидозная психрофилия
- Cryptococcus spp.
- Криптококк альбидный
- Cryptococcus foliicola
- Cryptococcus victoriae
- Cryptococcus vishniacii
- Debaryomyces hansenii
- Leucosporidium antarcticum
- Leucosporidium scottii
- Rhodotorula spp.
- Rhodotorula laryngis
- Rhodotorula minuta
- Rhodotorula rubra
- Родоторула slooffiae
- Trichosporon spp.
- Trichosporon beigelii
- Трихоспорон кожный
Простейшие
Маленькие амебы бывают двух типов. Наиболее распространенными являются Acanthamoeba и Echinamoeba . [8] Вторая группа состоит из monopodal, червеобразные амебы, то субцилиндрическая Hartmannella и Saccamoeba , а языкообразный Platyamoeba stenopodia Стр. [8]
Виды амеб, идентифицированные в ходе недавнего исследования: [8]
- Acanthamoeba spp.
- Echinamoeba spp.
- Hartmannella spp.
- Platyamoeba стеноподия
- Saccamoeba spp.
Виды жгутиковых, идентифицированные в ходе недавних исследований: [8]
- Бодо Эдакс
- Bodo mutabilis
- Бодо Сальтанс
- Heteromita globosa
- Oikomonas termo
Рекомендации
- ^ Б с д е е г Сагу, СК; и другие. (2010). «На скалах: микробиология почв Антарктической сухой долины». Обзоры природы микробиологии . 8 (2): 129–138. DOI : 10.1038 / nrmicro2281 . PMID 20075927 .
- ^ а б в Zeglin, LH; и другие. (2009). «Ландшафтное распределение микробной активности в Сухих долинах Мак-Мердо: взаимосвязанные биотические процессы, гидрология и геохимия в экосистеме холодной пустыни». Экосистемы . 12 (4): 562–573. DOI : 10.1007 / s10021-009-9242-8 .
- ^ Б с д е е г ч Симмонс, Б.Л .; и другие. (2009). «Долгосрочное экспериментальное потепление сокращает популяции почвенных нематод в Сухих долинах Мак-Мердо в Антарктиде». Биология и биохимия почвы . 41 (10): 2052–2060. DOI : 10.1016 / j.soilbio.2009.07.009 .
- ^ a b c d e f g h i j Баскин, Ивонн. Под землей: как создания из грязи и грязи формируют наш мир. Вашингтон, округ Колумбия: Island Press, 2005. 14–37.
- ^ Cameron, RE "Характеристики холодной пустыни и проблемы, относящиеся к другим засушливым землям". Засушливые земли в перспективе (1969): 169-205.
- ^ Коуэн, Д.А. (2009). «Скрытые микробные сообщества в антарктических пустынях» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (47): 19749–19750. Bibcode : 2009PNAS..10619749C . DOI : 10.1073 / pnas.0911628106 . PMC 2785236 . PMID 19923427 .
- ^ а б в Пирс, Д.А.; и другие. (2009). «Микроорганизмы в атмосфере над Антарктидой» . FEMS Microbiology Ecology . 69 (2): 143–157. DOI : 10.1111 / j.1574-6941.2009.00706.x . PMID 19527292 .
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р а Q R сек т у V ш х у г аа Адамс, Б.Дж. (2006). «Разнообразие и распространение биоты Земли Виктории». Биология и биохимия почвы . 38 (10): 3003–3018. DOI : 10.1016 / j.soilbio.2006.04.030 .
- ^ Копалова, Катержина; Недбалова, Линда; де Хаан, Мириам; ван де Вейвер, Барт (19 августа 2011 г.). «Описание пяти новых видов диатомовых водорослей рода Luticola (Bacillariophyta, Diadesmidaceae), обнаруженных в озерах острова Джеймса Росса (Приморский антарктический регион)» . Фитотакса . Окленд, Новая Зеландия: Magnolia Press. 27 (1): 44–60. DOI : 10.11646 / phytotaxa.27.1.5 . ISSN 1179-3163 . OCLC 5966462982 . Проверено 13 ноября 2018 .
- ^ Горман, Джеймс (6 февраля 2013 г.). «Бактерии, обнаруженные глубоко под антарктическим льдом, говорят ученые» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 6 февраля 2013 года .
- ^ Фокс, Дуглас (20 августа 2014 г.). «Озера подо льдом: тайный сад Антарктиды» . Природа . 512 (7514): 244–246. Bibcode : 2014Natur.512..244F . DOI : 10.1038 / 512244a . PMID 25143097 . Проверено 21 августа 2014 года .
- ^ Мак, Эрик (20 августа 2014 г.). «Жизнь подтверждена под антарктическими льдами; что дальше - космос?» . Forbes . Проверено 21 августа 2014 года .
- ^ Беркович, Андрес; Vazquez, Susana C .; Янкилевич, Патрисио; Coria, Silvia H .; Фоти, Марсело; Эрнандес, Эдгардо; Видаль, Алехандро; Руберто, Лукас; Мело, Карлос (2008). « Bizionia argentinensis sp. Nov., Выделенная из поверхностных морских вод Антарктиды». Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 58 (10): 2363–2367. DOI : 10.1099 / ijs.0.65599-0 . PMID 18842857 .
- ^ Arenz, BE; BW Held; Я. Юргенс и Р. А. Бланшетт (2011). «Грибковая колонизация экзотических субстратов в Антарктиде» (PDF) . Грибковое разнообразие . 49 : 13–22. DOI : 10.1007 / s13225-010-0079-4 .
Внешние ссылки
- Австралийский центр антарктических данных