цианобактерииНа мелководье нередко встречаются слизистые, неприятные на ощупь тёмно-зелёные ковры, покрывающие дно. Это вовсе не ил и не водоросли. Это совершенно особые сообщества микроорганизмов, называемые циа-но-бактериальными матами. Дефис в названии призван подчеркнуть, что в их состав входят как цианобактерии (первичные продуценты), так и бактерии, обеспечивающие разложение органического вещества. В пресных прудах и озёрах эти толстые кожистые образования обычно существуют в тесном взаимодействии с растени-
ями и животными. В экстремальных условиях — например, в морских лагунах или озёрах с очень солёной водой, в горячих источниках при температуре до 65 °С — цианобактериальное сообщество может прекрасно обходиться без высших форм жизни, самостоятельно обеспечивая полный цикл превращения органического вещества.
Первичные продуценты в мате чаще всего представлены нитчатыми цианобактериями (рода Oscillatoria и др.), либо тесно сплетёнными в «ткань» или частую сеть, либо погружёнными в плотный слой слизи. В циано-бактериальных матах сверхсолёных водоёмов ведущую роль играют цианобактерии рода Microcoleus, представляющие собой жгуты, сплетённые из десятка длинных нитей и окружённые слизью. В горячих источниках «ткань» мата образуют в основном ветвящиеся нити цианобактерии рода Mastigocladus.
Толщина всего мата может быть велика, однако слой живых фотосин-тезирующих продуцентов обычно не превышает 1 мм, иначе соседние нити начинают затенять друг друга. Самозатенение побуждает цианобактерии выползать на поверхность «ковра», оставляя внизу отмирающие нити. Так возникают всё новые слои мата. Сообщество образуют и другие виды цианобактерии — нитчатые, колониальные, одноклеточные, создающие структуру, которая напоминает «ткань» из разных организмов.
Очень плотное расположение микроорганизмов в мате приводит к быстрым, скачкообразным сменам биогеохимической обстановки — и во времени, и в пространстве. В течение дня при образовании органического вещества из углекислого газа на свету выделяется кислород, пузырьки которого застревают в переплетении нитчатых цианобактерии и образуют перенасыщенную этим газом среду (вплоть до стопроцентно кислородной). Ночью, напротив, резерв кислорода быстро расходуется для дыхания и оказывается недостаточным для аэробных организмов. Возникают подходящие условия для анаэробных бактерий и образования ими иных химических соединений, например сероводорода.
Жизнедеятельность же цианобактерий поддерживается за счёт использования энергии запасённых ими днём веществ. Сложившиеся за ночь анаэробные условия выгодны для фиксации атмосферного азота, правда требующей солнечной энергии. Поэтому с первыми лучами солнца сообщество получает «на завтрак» глоток связываемого и запасаемого в виде органических соединений (цианофицина) азота. Анаэробные условия существуют и днём, но не на поверхности, а в нижней, затенённой части мата, где привольно себя чувствуют разнообразные анаэробные бактерии, разрушающие созданное продуцентами органическое вещество.
Подобные сообщества появились на Земле примерно 3,5 млрд лет назад, когда единственными обитателями планеты были бактерии и циано-бактерии.
|
