Многолетние разрастания на каменистом субстрате

Многовидовые цианобактериальные сообщества (биопленки, феномен «цветение») могут постоянно развиваться и длительно вегетировать на различных плотных средах, включая почву и каменистые субстраты. Эти сообщества представляют интерес как в теоретическом, так и практическом планах. Специфические особенности биопленок связаны с тем, что помимо фототрофов (водорослей и цианобактерий), в их состав входят гетеротрофные бактерии, микромицеты, простейшие, коловратки, т. е. в подобных микробоценозах наблюдается классическая трофическая сеть, дающая возможность существовать подобным консорциумам длительное время, в первую очередь, из-за способности цианобактерий к автотрофному питанию по углероду (фотосинтез) и по азоту (азотфиксация), что обеспечивает их устойчивость не только в стабильных условиях среды, но и при стрессовых ситуациях. С практической точки зрения цианобактериальные биопленки могут найти применение в биотехнологии в таких направлениях, как биосорбция, синтез экзометаболитов различной направленности. Кроме того, они могут быть полезны в связи с эксплуатацией различных построек из материала, аналогичного тому, который служил субстратом произрастания микроорганизмов в нашем эксперименте. Исследуемые биопленки в течение 15 лет поддерживались в модельном опыте на каменистом субстрате. Проведенные анализы по определению качественного и количественного состава фототрофного компонента биопленок, антифузариозной активности, определения содержания пигментов и концентрации тяжелых металлов показали, что для разрастаний характерны не только морфологические различия, но и существенные различия определяемых показателей в зависимости от характера роста. В пределах данного каменистого субстрата было выделено три различных типа биопленок и особые разрастания на стенках контейнера, в котором происходило культивирование. 

1. Домрачева Л. И. «Цветение» почвы и закономерности его развития. Сыктывкар: Коми научный центр УрО РАН, 2005. 336 с.

2. Заварзин Г. А., Крылов Н. Н. Цианобактериальные сообщества – колодец в прошлое // Природа. 1983. № 3. С. 59 – 68.

3. Кудряшов А. П., Дитченко Т. И., Молчан О. В., Смолич И. И., Яковец О. Г. Физиология растений: лабораторный практикум для студентов биологического факультета. Минск: БГУ, 2011. 76 с.

4. Панкратова Е. М., Трефилова Л. В. Симбиоз как основа существования цианобактерий в естественных условиях и в конструируемых системах // Теоретическая и прикладная экология. 2007. № 1. С. 4 – 14.

5. Пивоварова Ж. Ф., Факторович Л. В., Благодатнова А. Г. Особенности таксономической структуры почвенных фотоавтотрофов при освоении первичных субстратов // Растительный мир Азиатской России. 2012. № 1 (9). С. 16 – 21.

6. Пиневич А. В., Коженкова Е. В., Аверина С. Г. Биопленки и другие прокариотные консорциумы. СПб.: Химиздат, 2018. 254 с.

7. Bell R. A. Cryptoendolithic algae of hot semiarid lands and deserts // Journal of Phycology. 1993. Vol. 29, iss. 2. P. 133 – 139. https://doi.org/10.1111/j.0022-3646.1993.00133.x

8. Crispin C., Gaylarde C. Cyanobacteria and biodeterioration of cultural heritage: A review // Microbial Ecology. 2005. Vol. 49, iss. 1. P. 1 – 9. https://doi.org/10.1007/s00248-003-1052-5

9. Gorbushina A. Life on the rocks // Environmental Microbiology. 2007. Vol. 9, iss. 7. P. 1613 – 1631. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2007.01301.x

10. De Natale A., Mele B. H., Cennamo P., Del Mondo A., Petraretti M., Pollio A. Microbial biofilm community structure and composition on the lithic substrates of Herculaneum Suburban Baths // PLoS ONE. 2020. Vol. 15, iss. 5. Article number e0232512. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0232512

11. Rossi F., De Phillipis R. Role of cyanobacterial exopolysaccarides in phototrophic biofilms and in complex microbial mats // Life. 2015. Vol. 5, iss. 2. P. 1218 – 1238. https://doi.org/10.3390/life5021218

12. Schultz M., Porembski S., Budel B. Diversity of rock-inhabiting cyanobacterial lichens: Studies on granite inselbergs along the Orinoco and Guyana // Plant Biology. 2000. Vol. 2, iss. 4. P. 482 – 495. https://doi.org/10.1055/s-2000-5951