Микроскопические грибы в арктических и антарктических экосистемах: закономерности распространения и адаптации к экстремальным условиям

Номер гранта:13-04-00843
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2013г.
Руководитель: Власов Д.Ю.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект направлен на решение фундаментальных проблем адаптации и расселения микроорганизмов в экстремальных экологических условиях, в также влияния человека на процессы иррадиации микроскопических грибов в экосистемах Арктики и Антарктики. Реализация проекта позволит установить состава и структуру комплексов микроскопических грибов (микромицетов) в различных регионах Арктики и Антарктики, характеризующихся экстремальными или близкими к ним экологическими условиями. Специальное внимание в проекте уделено изучению биохимических и морфологических механизмов адаптации микроскопических грибов к условиям стресса (температура, УФ-излучение, голодание, высушивание), а также оценке возможностей выживания микроскопических грибов при экстремальных значениях экологических факторов (в природе и в экспериментальных условиях). В качестве модельных объектов будут исследованы специфические литобионтные микромицеты (экстремофилы), существующие на границе жизни (криптоэндолитные сообщества). Будут изучены закономерности формирования литобионтных сообществ в Арктике и Антарктике, а также оценено влияние минералого-петрографических характеристик каменного субстрата и условий окружающей среды на развитие литобионтных грибов. Особое внимание будет уделено изучению роли микроскопических грибов в процессах первичного почвообразования, динамики накопления органического вещества и изменения видовой структуры почвенного сообщества. Эти процессы имеют фундаментальное значение в становлении экосистем полярных регионов. Их рассмотрение базируется на применении синэкологического подхода, предполагающего анализ всего комплекса взаимодействий микроскопических грибов с другими организмами напочвенных и литобионтных сообществ Арктики и Антарктики (цианобактериальные маты, биопленки с доминированием водорослей, лишайниковые ассоциации, мхи). В результате выполнения проекта будут выявлены пути формирования микобиоты полярных районов, подвергающихся антропогенному воздействию (районы расположения полярных станций); определен состав аэромикоты на разном удалении от полярных станций. Реализация проекта позволит провести сравнительный анализ путей формирования комплексов микромицетов в арктических и антарктических экосистемах; установить общие закономерности расселения микромицетов в полярных регионах. Полученные результаты послужат научной основой для системы микробиологического мониторинга арктических и антарктических экосистем с использованием данных по структуре комплексов микромицетов – как чувствительного показателя состояния окружающей среды.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Изучена микобиота природных и антропогенных местообитаний в Арктике и Антарктике. Особое внимание уделено сравнительному анализу данных по структуре комплексов грибов полярных регионов с различным уровнем антропогенной нагрузки. Получены новые данные о составе микобиоты почв, грунтов, аэромикоты и антропогенных субстратов для нескольких регионов Российской Арктики. На примере островов Архипелага Земля Франца-Иосифа показано, что средние показатели численности микромицетов в антропогенно поврежденных почвах и грунтах существенно выше, чем в естественных плакорных местообитаниях. Таксономический состав комплексов микромицетов в почвах биогеноценозов Архипелага Земля Франца-Иосифа насчитывает 71 вид из 32 родов. Отмечено небольшое число доминантных видов, а также значительное изменение структуры рангового распределения видов для комплексов микроскопических грибов в почвах подвергающихся антропогенному воздействию. Большая часть изолятов может быть отнесена к психрофильным и психротрофным видам и менее 10% к мезофиллам. Микобиота антропогенных материалов и загрязненных почв в Арктике изучена на примере базы ААНИИ на мысу Баранова (остов Большевик, архипелаг Северная Земля), где выявлено 38 видов микромицетов, из которых 18 видов относится к роду Penicillium. Установлен высокий уровень присутствия микромицетов в большинстве Большую часть видового списка составляют известные деструкторы материалов, а также условные патогенны человека. Эти же грибы присутствуют и в пробах воздушной среды. В серии экспериментов показана возможность воспроизведения бактериально-грибных биопленок, которые сходны с теми, что наблюдаются в полярных регионах. Созданные модели могут быть использованы для исследования процессов биологической колонизации природных субстратов в условиях высоких широт. Исследованы основные типы почвенных местообитаний микромицетов в субантарктике и проведено их сравнение с другими регионами Антарктиды. Наиболее высокое разнообразие отмечено в прибрежных районах острова Кинг Джордж, где определяющее влияние на формирование почвенной микобиоты оказывает напочвенный покров, а также органическое вещество орнитогенного происхождения. На данной территории отмечается наиболее высокий уровень антропогенной нагрузки, что также оказывает существенное влияние на состав микобиоты. Установлено, что для антарктических почв характерна вертикальная дифференциация экологических ниш, связанная с формированием различных почвенно-химических и почвенно-физических условий. В целом, микобиота в районах расположения полярных станций в Арктике и Антарктике формируется главным образом за счет инвазивных видов с широкой экологической амплитудой. При этом проявляется выраженное доминирование небольшой группы наиболее адаптированных видов микромицетов, которые были исследованы более детально. Так, проведено сравнение метаболомного профиля психрофильных арктических и антарктических штаммов Geomyces pannorum и Thelobolus sp, выращенных при температуре 2, 12 и 22 град С. Показано, что адаптация к низким и высоким температурам у арктических и антарктических штаммов изученных микромицетов сопровождается изменением концентраций, главным образом, углеводов и сахароспиртов в мицелии. Выявленные различия арктических и антарктических изолятов, особенно характерные для G. pannorum, указывают на возможные физиологически закреплённые особенности штаммов из разных мест обитания в полярных регионах.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 20.07.2019.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0