Ученые МГУ изучили организацию микробных сообществ почв в экстремальных условиях Антарктики

Ученые МГУ с коллегами изучили микробные сообщества антарктических почв с помощью стекол обрастания. Выявленные типы обрастаний показали особенности существования сообществ микроорганизмов в климатически экстремальных условиях: мицелий актиномицетов не был зарегистрирован, а цианобактерии имели защитную пигментацию буро-оливкового, коричневого и красного цвета. Исследованные сообщества содержали микроорганизмы, которые встречаются в разных местобитаниях (в том числе, в воде и на поверхности мхов). На основе полученных данных стало также понятно, как почвы Антарктики выполняют биосферную функцию по поддержанию разнообразия микроорганизмов в наземных экосистемах. Результаты работы были опубликованы в журнале «Почвоведение».

Среди покрытых льдом земель Антарктики существуют оазисы, которые остаются свободными ото льда круглогодично. В пределах этих оазисов описаны разные типы почв, формирование которых происходит в экстремальных климатических и ландшафтных условиях. Климат антарктических оазисов неблагоприятен для организмов. В последние годы опубликован огромный массив информации по составу и структуре микробиома наземных экосистем Антарктики, включая и почвы, и многолетнемерзлые породы, и даже ледники. Однако пространственная организация подобных сообществ in situ и морфотипы доминирующих групп микроорганизмов остаются во многом неизученными. Систематические исследования почвенной микробиоты с помощью стекол обрастания не проводились. Практически нет информации и о морфологии микроорганизмов, адгезированных на минеральных поверхностях, их пространственном расположении и скорости колонизации твердых субстратов.

«Исследование микробных биопленок в биотопах Антарктики интересно тем, что они являются аналогами древних биопленок, существовавших на суше в период до массового распространения сухопутных беспозвоночных животных и растений. Наши исследования показали возможность и эффективность применения метода стекол обрастания в изучении микробного комплекса почв Антарктики: возможно выявить не только их таксономическое разнообразие, но и скорость колонизации субстрата, а также особенности морфологии и межорганизменных взаимодействий непосредственно в природных условиях, что нельзя изучить другими методами. Благодаря стеклам, заложенным в органо-аккумулятивные горизонты, удалось смоделировать прикрепление микроорганизмов к полупрозрачным зернам кварца и процесс колонизации микроорганизмами новых минеральных поверхностей», – рассказывает один из авторов исследования, научный сотрудник кафедра биологии почв факультета почвоведения МГУ Андрей Якушев.

Под растительным покровом влажных долин прикрепление микроорганизмов к минеральным поверхностям и процесс колонизации микроорганизмами происходит быстро – в течение одного теплого сезона. Такие данные были получены после изучения почв оазиса Ширмахера. А в условиях о. Кинг-Джордж, где более мягкий климат способствует более развитой растительности, обрастание стекол происходит еще быстрее: в разгар вегетационного периода для этого достаточно нескольких суток. После изучения почвенных образцов стало понятно, что в конкретном образце доминирует, как правило, один морфотип меланизированного грибного мицелия и  нет разнообразия форм спор, что может свидетельствовать о низком таксономическом разнообразии грибов; распространены множественное хламидоспорообразование и микроцикл развития. 

Исследование проведено учеными МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета, Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН и Института географии РАН.