Антарктида — одна из самых физически и химически экстремальных сред на суше, где обитают формы жизни. [1] Самые крупные растения — мхи, а самые крупные животные, которые не покидают континент, — несколько видов насекомых.
Хотя большая часть континента покрыта ледниковыми щитами , свободные ото льда области, составляющие приблизительно 0,4% континентальной суши, неравномерно распределены вокруг прибрежных границ. [1] Регион сухих долин Мак-Мердо в Антарктиде представляет собой полярную пустыню, характеризующуюся чрезвычайно низким годовым количеством осадков (<100 мм (3,9 дюйма)) и отсутствием сосудистых растений и позвоночных ; микробная активность доминирует над биологическим функционированием. [2] Средние летние высокие и зимние низкие температуры в сухих долинах составляют −5 °C (23 °F) и −30 °C (−22 °F). [2] Поскольку осадки выпадают нечасто и в небольшом количестве, сезонная доступность воды в гидрологически связанных почвах делает районы, прилегающие к водоемам, более гостеприимными по сравнению с сухими горными почвами. [2] Полярные экосистемы особенно чувствительны к изменению климата , где небольшие изменения температуры приводят к большим изменениям в местной гидрологии , что существенно влияет на экосистемные процессы. [3]
Почвы в Антарктиде представляют собой почти двумерные среды обитания, при этом большая часть биологической активности ограничена верхними четырьмя или пятью дюймами постоянно мерзлой земли ниже. [4] Окружающая среда может быть ограничивающей из-за свойств почвы, таких как неблагоприятная минералогия, текстура , структура , соли , pH или соотношение влажности . [5] Видимые источники органического вещества отсутствуют для большей части континентальной Антарктиды. [3] Экосистемы почв Сухих долин характеризуются большими колебаниями температурных и световых режимов, крутыми химическими градиентами и высокой частотой солнечного излучения с повышенным компонентом ультрафиолетового B (UVB) света. [1] Почвы Сухих долин возникают в результате выветривания коренных пород и ледниковых тиллей , которые состоят из гранитов , песчаников , базальтов и метаморфических пород . [1] Пространство внутри этих пород обеспечивает защиту микроорганизмов от некоторых (но не всех) из этих условий: то есть защита от вымывания ветром и поверхностной подвижности, снижение воздействия УФ-излучения, снижение высыхания и повышение доступности воды, а также термическая буферизация. [6] Половина почв в Сухих долинах имеет подповерхностный лед, либо в виде погребенного массивного льда, либо в виде сцементированной льдом почвы ( вечная мерзлота ). [1] Слой вечной мерзлоты обычно находится в пределах 30 см (12 дюймов) от поверхности почвы. [1]
Суровые условия и низкая доступность углерода и воды поддерживают упрощенное сообщество мхов , лишайников и матов зеленых водорослей и красных, оранжевых и черных цианобактерий вблизи озер и эфемерных ручьев . [4] Среди матов живут бактерии , дрожжи , плесень и множество микроскопических беспозвоночных , которые питаются микробами, водорослями и детритом : нематоды , простейшие , коловратки , тихоходки и иногда клещи и ногохвостки . [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 впадать в спячку в криптобиотическом состоянии, известном как ангидробиоз , когда они обезвоживаются из-за низкой доступности воды. [4] Более экстремальным методом выживания была бы долгосрочная естественная криоконсервация . Было обнаружено, что образцы вечномерзлых отложений возрастом от 5–10 тысяч до 2–3 миллионов лет содержат жизнеспособные микромицеты и бактериальные клетки . [7]
Водоросли присутствуют почти во всех свободных ото льда районах и встречаются в почвах , как эпифиты на мхах , в цианобактериальных матах и в планктоне озер и прудов. [8] Также можно найти водоросли, связанные с камнями или живущие в тонкой пленке талой воды в снежных пятнах. [8] В настоящее время в Антарктиде идентифицировано более 300 таксонов водорослей , причем Bacillariophyceae ( диатомовые водоросли ) и Chlorophyta ( зеленые водоросли ) являются наиболее распространенными в Антарктиде. [8] Диатомовые водоросли широко распространены в водной среде, их количество уменьшается в наземных местообитаниях. [8] Chlorophyta также важны в матах в озерах и прудах, но имеют тенденцию увеличивать свою относительную значимость 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, выявленные в ходе недавних исследований: [8] [9]
Распространение членистоногих ограничено территориями с высокой влажностью почвы и/или доступом к воде, такой как ручьи или талые воды. [8]
Углерод , по-видимому, более важен, чем влага, для определения хороших мест обитания нематод в Сухих долинах Антарктиды . [4] Scottnema lindsayae , микробный питатель и наиболее распространенное и широко распространенное метазойное беспозвоночное , часто встречается как единственный вид метазойных в Сухих долинах Мак-Мердо . [3] Он живет, поедая бактерии и дрожжи в сухих, соленых почвах, которые преобладают в долинах. [4] Все другие виды беспозвоночных более многочисленны во влажных или насыщенных почвах, где водоросли и мох более многочисленны. [3] Распространение большинства видов нематод отрицательно коррелирует с высотой (из-за температуры и осадков) и соленостью и положительно с влажностью почвы , органическим веществом почвы и доступностью питательных веществ. [3] Eudorylaimus spp. является второй по численности нематодой , за ней следует Plectus murrayi , которая является наименее многочисленной нематодой . [3] Plectus antarcticus питается бактериями и предпочитает жить в эфемерных ручьях . [4] Средний 2-фунтовый мешок сухих долинных почв содержит около 700 нематод , в то время как более плодородная почва, обнаруженная в более высоких широтах на континенте, может содержать около 4000 нематод . [4]
Виды нематод, выявленные в ходе недавних исследований: [3] [4] [8]
Три вида, перечисленные ниже, были обнаружены во влажных почвах, где преобладают мхи . [8]
Виды коловраток, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
Виды тихоходок, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
Как правило, наибольшее количество культивируемых бактерий происходит из относительно влажных прибрежных почв по сравнению с небольшими сообществами бактерий сухих внутренних почв. [8] Цианобактерии встречаются во всех типах водных местообитаний и часто доминируют в микробной биомассе ручьев и озерных отложений. [8] Leptolyngbya frigida доминирует в бентосных матах и часто встречается в почвах и как эпифит на мхах . [8] Nostoc commune может достигать размеров, видимых невооруженным глазом, если снабжен тонкой водной пленкой. [8] Род Gloeocapsa является одним из немногих криптоэндолитических таксонов с высокой адаптацией к экстремальным условиям окружающей среды в скалах Сухих долин . [8] Актиномицеты , такие как Arthrobacter spp., Brevibacterium spp. и Corynebacterium spp., широко распространены в Сухих долинах. [1] Термофильные бактерии были выделены из термически нагретых почв около горы Мельбурн и горы Риттман на севере Земли Виктории . [8] Роды бактерий, обнаруженные как в образцах 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 глубине полумили (0,80 км) подо льдом в Антарктиде . [10] [11] [12]
Виды бактерий, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
Chaetomium gracile часто выделяется из геотермально нагретой почвы на горе Мельбурн в северной части Земли Виктории . [8] Роды грибов, обнаруженные как в пробах воздуха, так и в Антарктике , включают Penicillium , Aspergillus , Cladosporium , Alternaria , Aureobasidium , Botryotrichum , Botrytis , Geotrichum , Staphylotrichum , Paecilomyces и Rhizopus . [7]
Виды грибов , выявленные в ходе недавних исследований: [8] [14]
Виды дрожжей, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
Мелкие амебы бывают двух типов. Наиболее распространены Acanthamoeba и Echinamoeba . [8] Вторая группа состоит из моноподальных, червеобразных амеб, субцилиндрических Hartmannella и Saccamoeba , а также язычковых Platyamoeba stenopodia Page. [8]
Виды амеб, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
Виды жгутиконосцев, выявленные в ходе недавних исследований: [8]
