Глоеотрихия
| Глоеотрихия | |
|---|---|
| |
| Gloeotrichia echinulata, окрашенная SYTOX. | |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Цианобактерии |
| Сорт: | Цианофицеи |
| Заказ: | Ностокалес |
| Семья: | Глоеотриховые |
| Род: | Глоеотрихия Дж. Агард экс Борнет и Флао, 1886 г. [ 1 ] |
Gloeotrichia — крупный (около 2 мм) колониальный род цианобактерий, принадлежащий к отряду Nostocales. [ 2 ] Название Gloeotrichia происходит от внешнего вида нитевидного тела с выступающей слизистой матрицей. Глоеотрихии, встречающиеся в озерах по всему миру, отличаются важной ролью, которую они играют в круговороте азота и фосфора . [ 2 ] [ 3 ] Gloeotrichia также вызывает беспокойство у владельцев озер, поскольку было показано, что они подталкивают озера к эвтрофикации и производят потенциально смертельный микроцистин-LR . [ 4 ] [ 5 ]
Морфология
[ редактировать ]Сферические колонии расходящихся прямых трихом (нитей без оболочек). Каждый трихом имеет акинету в качестве базальной клетки вблизи центра колонии. Акинеты, если они есть, примыкают к гетероцисте. Первичная морфология трихомная (нитевидная без влагалищ), вторичная колониальная. Слизистая оболочка на вершине короткая. Гетероцисты обычно имеют сферическую форму. Трихомы сужаются в апикальной области. Вегетативные клетки короче и имеют бочкообразную форму. Влагалища прочно прикреплены в базальной области. Половые органы отсутствуют.
Разновидность
[ редактировать ]Похожие генерирует
[ редактировать ]Сообщается, что Rivularia образует морфологически сходные колонии, когда они прикрепляются к субстрату и образуют расходящиеся конические нити с базальными гетероцистами.
среда обитания
[ редактировать ]Пресноводные цианобактерии. В Северной Америке Gloeotrichia неожиданно появляется во многих отдаленных олиготрофных озерах в конце лета и осенью. Сообщается также о нескольких отдаленных и нетронутых озерах в нетронутом водоразделе бореальных лесов. Недавно Gloeotrichia была также обнаружена в 26 из 27 озер с «низким содержанием питательных веществ» в Новой Англии, США (Carey et al. 2012).
Вероятно, колонии развиваются в придонных водах, где минерализация осадков высвобождает часть фосфатов, затем корректируют свою плавучесть, перемещая бактериоплазму за счет удлинения газовых пузырьков, и поднимаются на поверхность, где они могут распределяться горизонтально ветровыми водными потоками. Цветение формируется в середине-конце лета из-за этого «пополнения» из отложений, поскольку донные колонии растут относительно синхронно, что измерено в ловушках с перевернутой воронкой при численности до 104 колоний м-2 в день-1 в озере Сунапи, штат Нью-Хэмпшир, США (Кэри и др. 2014).
Доказательства того, что Gloeotrichia являются меропланктонными и проводят часть или большую часть года в отложениях, получены в результате экспериментов по росту мезокосма на озере Эркен. В то время как колонии в открытой воде (пелагические) увеличивались в течение июля 2000–2001 гг., колонии в мезокосмах (объемом 41 л и 300 л) сокращались даже при добавлении различных комбинаций питательных веществ (исключение: добавление N, P и Fe) ( Карлссон-Эльфгрен и др. 2005). Вывод состоит в том, что отложения, богатые фосфором, способствуют росту колоний и что увеличение плавучести колоний в июле приводит их в пелагическую зону.
Gloeotrichia также встречается в некоторых отдаленных богатых питательными веществами озерах, окруженных рисовыми полями в Западной Бенгалии, Индия. Хотя этот недавно найденный документ, в котором говорится об их присутствии в Бенгалии, широко не проверен.
Цикл фосфора
[ редактировать ]Озера имеют несколько источников фосфора, но крупный источник находится в донных отложениях или бентосе. [ 6 ] Р в бентосе обычно содержится в органических веществах или связан с металлами, такими как железо. [ 6 ] Однако летняя стратификация в толще воды не позволяет P циркулировать в эпилимнион или верхние слои.
Gloeotrichia связана с циклом фосфора (P) в озерах из-за того, что они переносят P из бентоса в эпилимнион во время миграции. [ 6 ] Зимой Gloeotrichia образует спящие клетки, называемые акинетами, которые прорастают и начинают образовывать колонии, когда температура начинает повышаться. [ 7 ] По мере роста этих клеток они поглощают питательные вещества, такие как фосфор. Однако обычно они поглощают больше питательных веществ, чем им нужно, и сохраняют их для последующего использования, когда они мигрируют в эпилимнион, истощенный питательными веществами. [ 7 ] [ 8 ] [ 3 ] Минимальная клеточная потребность в P у Gloeotrichia составляет примерно 2,3 г P/мг C, но фактическое поглощение составляет 25-500e-6 г/л/день, по сравнению с водорослями, которое обычно составляет 1-100e-6 г/л/день. [ 9 ] Как только Gloeotrichia накопит достаточно фосфора для поддержания формирования и роста колоний, они начинают образовывать вакуоли, наполненные газом, чтобы увеличить их плавучесть и доставить их к эпилимниону. [ 8 ]
Там дополнительные питательные вещества способствуют дальнейшему росту колоний. [ 9 ] Колонии обычно формируются с конца июня по июль. [ 7 ] По мере миграции Gloeotrichia процент P в эпилимнионе за счет Gloeotrichia увеличивается с 1% до 53%. [ 3 ] Фактически, миграция глоео вызывает поток P, равный 2,25 мг/м^2*день. [ 8 ] Такое повышенное количество фосфора позволяет Gloeotrichia вытеснять другие виды водорослей в эпилимнионе, обедненном питательными веществами. [ 8 ]
Фиксация азота
[ редактировать ]Помимо своей роли в круговороте фосфора, глоэотрихии также играют важную роль в круговороте азота (N) озер. Как и многие другие цианобактерии, Gloeotrichia имеют фермент нитрогеназу , который позволяет им превращать N из его биологически недоступной формы (растворенного газа N 2 ) в биологически доступный аммиак (NH 3 ). [ 10 ] Эта фиксация N позволяет глоэотрихиям вытеснять другой фитопланктон и процветать в среде с низким содержанием азота. Цианобактериальная N-фиксация также влияет на общую структуру сообщества фитопланктона за счет увеличения пула биологически доступного N в озере. [ 4 ] Это увеличение часто увеличивает производство фитопланктона и благоприятствует таксонам, которые лучше себя чувствуют в богатой питательными веществами среде. [ 4 ] [ 11 ]
Токсины
[ редактировать ]Хотя исследования по выработке токсинов конкретными видами Gloeotrichia ограничены, некоторые виды потенциально вредны. В озере Сунапи , что Gloeotrichia echinulata было обнаружено производит микроцистин-LR , который может стать риском для здоровья людей и водных экосистем. [ 5 ] Микроцистины представляют собой группу мощных гептапептидных гепатотоксинов , которая содержит более 85 известных разновидностей, продуцируемых различными видами водных цианобактерий. [ 12 ] Gloeotrichia echinulata встречается в различных экосистемах, но имеет тенденцию образовывать крупные потенциально опасные цветения в озерах с эвтрофным и плохим экологическим статусом. [ 13 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Комарек Ю., Каштовский Ю., Мареш Ю., Йохансен Ю.Р. (2014). «Таксономическая классификация цианопрокариотов (родов цианобактерий) 2014 г. с использованием полифазного подхода» (PDF) . Преслия . 86 : 295–335.
- ^ Jump up to: а б Кэри, Кайелан К.; Уэзерс, Кэтлин С.; Коттингем, Кэтрин Л. (1 августа 2008 г.). «Gloeotrichia echinulata цветет в олиготрофном озере: полезные сведения из эвтрофных озер» . Журнал исследований планктона . 30 (8): 893–904. дои : 10.1093/plankt/fbn055 . ISSN 0142-7873 .
- ^ Jump up to: а б с Петтерссон, Курт; Херлиц, Ева; Истванович, Вера (1993). Буры, ПКМ; Каппенберг, Т. Э.; ван Раапхорст, В. (ред.). «Роль Gloeotrichia echinulata в переносе фосфора из отложений в воду озера Эркен». Материалы третьего международного семинара по фосфору в отложениях . Развитие гидробиологии. Дордрехт: Спрингер Нидерланды: 123–129. дои : 10.1007/978-94-011-1598-8_15 . ISBN 978-94-011-1598-8 .
- ^ Jump up to: а б с Коттингем, Кэтрин Л .; Юинг, Холли А.; Грир, Мередит Л.; Кэри, Кайелан К.; Уэзерс, Кэтлин С. (2015). «Цианобактерии как биологические движущие силы круговорота азота и фосфора в озерах» . Экосфера . 6 (1): ст.1. дои : 10.1890/ES14-00174.1 . hdl : 10919/89390 . ISSN 2150-8925 .
- ^ Jump up to: а б Кэри, Кайелан К.; Юинг, Холли А.; Коттингем, Кэтрин Л .; Уэзерс, Кэтлин С.; Томас, Р. Куинн; Хейни, Джеймс Ф. (1 декабря 2012 г.). «Распространение и токсичность цианобактерии Gloeotrichia echinulata в озерах с низким содержанием питательных веществ на северо-востоке США». Водная экология . 46 (4): 395–409. дои : 10.1007/s10452-012-9409-9 . ISSN 1573-5125 . S2CID 17199545 .
- ^ Jump up to: а б с «Часто задаваемые вопросы о глоеотрихии» (PDF) . Ассоциация Белградских озер .
- ^ Jump up to: а б с Карлссон Эльфгрен, Ирен (2003). «Исследования жизненных циклов цианобактерий, образующих акинеты» (PDF) . Исчерпывающие резюме диссертаций Упсалы факультета науки и технологий – через colby.edu.
- ^ Jump up to: а б с д Кинг, Уитни. «Анализ воздействия Gloeotrichia echinulata на Грейт-Пруд и Лонг-Пруд, штат Мэн» . www.colby.edu . Проверено 5 мая 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Иштванович, Вера; Петтерссон, Курт; Родриго, Мария А.; Пирсон, Дональд; Падисак, Юдит; Колом, Уильям (1 января 1993 г.). «Gloeotrichia echinulata, колониальная цианобактерия с уникальным усвоением фосфора и жизненной стратегией» . Журнал исследований планктона . 15 (5): 531–552. дои : 10.1093/планкт/15.5.531 . ISSN 0142-7873 .
- ^ Фэй, П. (1 июня 1992 г.). «Кислородные отношения азотфиксации у цианобактерий» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 56 (2): 340–373. дои : 10.1128/мр.56.2.340-373.1992 . ISSN 1092-2172 . ПМЦ 372871 . ПМИД 1620069 .
- ^ Кэри, Кайелан К.; Браун, Брайан Л.; Коттингем, Кэтрин Л. (2017). «Цианобактерия Gloeotrichia echinulata повышает стабильность и сложность сети сообществ фитопланктона» . Экосфера . 8 (7): e01830. дои : 10.1002/ecs2.1830 . hdl : 10919/85368 . ISSN 2150-8925 .
- ^ Сивонен, Каарина (2009). Энциклопедия микробиологии: Цианобактериальные токсины . Амстердам: Elsevier Scientific Publ. Ко, стр. 290–307. ISBN 9780123739391 .
- ^ А, Напиорковска-Кжебетке; А, Хуторович (2015). «Физико-химические предпосылки развития потенциально вредных цианобактерий Gloeotrichia echinulata JS Smith ex Richt» . Журнал элементологии . 20 (2). дои : 10.5601/jelem.2014.19.4.756 . ISSN 1644-2296 .