Вода охватывает приблизительно три четверти нашей планеты и является домом для широкого круга микробных форм жизни, которые играют важную роль в глобальных экосистемах. Большинство морских ниш до сих пор не изучены, но те, что были изучены, выявили разнообразие новых микробов с уникальными функциями.
Метагеномные исследования воды и почвы позволили получить важные сведения о ранее неизвестных наземных и морских микроорганизмах. В экстремальных и негостеприимных условиях были выявлены новые микробы, их геномы и механизмы адаптации, такие как участки дренирования кислотных шахт, глубоководные резервуары гиперсолевого рассола , арктические почвы ) и ледники , которые служат доказательством чрезвычайной геномичности и механизмов адаптации этих микроорганизмов.
Микробное разнообразие и функции непосредственно связаны с их местной средой обитания, что оправдывает изучение новых и необычных ниш для новых генов и видов. Кроме того, морские микробные организмы, как представляется, имеют большие перспективы в биотехнологическом применении, и в настоящее время проводятся многочисленные исследования по использованию этих природных ресурсов. Наконец, мониторинг изменений в морском микробном разнообразии позволил бы получить точный индекс экологического здоровья и устойчивости экосистем.
Несмотря на свои уникальные физические и химические свойства, Красное море является одной из наименее изученных олиготрофных (с низким содержанием питательных веществ) морских сред.
Красное море характеризуется высокой круглогодичной температурой, высокой ультрафиолетовой радиацией, высокой соленостью, низким содержанием питательных веществ, экстремальными нишами, такими как горячие рассольные бассейны и активная экосистема коралловых рифов. Его микробиота отличается от микробов, обнаруженных в других морских средах. Например, в бассейнах горячего рассола Красного моря обитает множество галофилов, процветающих в условиях, считающихся не переносимыми для органической жизни.
Описание
В геологическом отношении рифт Красного моря начал развиваться примерно 30 млн. лет назад в результате разнонаправленного движения и раскола африканской и арабской литосферных плит, за которым последовало истончение из континентальных плит, сопровождающееся большим количеством вулканической деятельности, развитием активного рифта и образованием типичной океанической коры в его осевой зоне.
Максимальная глубина трещины составляет около 2900 м на юге и 1500 м на севере. Граница между тонкими континентальными плитами и океанической корой простирается вдоль центральной оси бассейна Красного моря, где расположено большое количество бассейнов горячего рассола. Красное море - это самое северное тропическое море мира, расположенное между засушливыми и полузасушливыми пустынями. Площадь его поверхности ~4,6 X 105 км2 , объем ~2,5 X 105 км3 , длина ~2000 км, максимальная ширина 355 км, максимальная глубина 3039 м.
В Красном море выделяются три зоны глубин:
- мелководная зона вдоль береговой линии, глубина которой составляет менее 100 м и покрывает около 40% поверхности моря;
- глубокая зона от 500 м до 1000 м;
- более глубокая зона вдоль центральной оси с глубиной от 1000 м до 2900 м, где расположено большинство соленых бассейнов.
Красное море относительно изолировано от остальной части Мирового океана, связанное с ними только мелководным проливом (Bab-Эль-Мандеб, глубина 310 м) на юге и еще более мелководный канал (Суэцкий канал, глубина 25 м) на севере. Баб-ель-Мандебский пролив соединяет Красное море с Аденским заливом на юге, а Суэцкий канал соединяет его со Средиземным морем на севере.
Минерализация
Красное море характеризуется олиготрофной средой с круглогодичным ультрафиолетовым облучением и высокой температурой поверхности, которая может достигать 34 C летом с небольшими колебаниями зимой. Она содержит одну из самых соленых в мире вод с минерализацией поверхности от 36 мг/л (юг) до 41 мг/л (север), со средней минерализацией 40 мг/л.
Высокая соленость объясняется высокой скоростью испарения, малым количеством годовых осадков, отсутствием притока воды из рек и относительной изолированностью от мирового океана.
Красное море содержит около 25 глубоководных соляных бассейнов, которые содержат минерализованный горячий рассол с металлическими отложениями, образующимися в результате растворения испарений миоцена и гидротермической активности в глубинах морского дна.
Эти соляные бассейны считаются экстремальными условиями, в которых минерализация воды в семь раз выше, чем в окружающей морской глубине, высокая температура (до 60 C и выше), низкий pH, высокая концентрация растворенных металлов, таких как Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Co, Ba, Si, Li, и низкая концентрация или полное отсутствие растворенного кислорода .
Состав осадков, процент солености, рН и температура варьируются между разными бассейнами рассола, даже внутри одного и того же бассейна может происходить вертикальная стратификация, что приводит к появлению различных слоев с одинаковыми температурами и соленостью, начиная с раздела морской воды и рассола.
Еще одной уникальной особенностью Красного моря является его экосистема коралловых рифов. Окраинный комплекс коралловых рифов Красного моря протяженностью около 2000 километров вдоль береговой линии является основным источником пищи и убежища для большого числа видов рыб и беспозвоночных. Красное море также содержит многочисленные морские рифы с разнообразной морфологией, которые включают барьерные рифы, атолловые рифы, патч-рифы и платформенные рифы.
Эти морские рифовые образования очень необычны и не соответствуют общим схемам классификации рифов. Прибрежные и морские рифы содержат самые разнообразные кораллы с необычной способностью выживать в одной из самых соленых и горячих вод мира. Рост перенаселенности и индустриализации прибрежных районов и связанная с этим антропогенная деятельность создают значительную угрозу для среды обитания коралловых рифов Красного моря, особенно тех, которые произрастают в прибрежных районах.
Влияние температуры
Наиболее доминирующими бактериями в поверхностных водах оказались цианобактерии, тогда как в более глубоких слоях (200 м и 1500 м) доминировали протеобактерии, в частности, гамма-разделение.
Большое количество десульфурококков в более глубоких слоях может быть связано с высокой концентрацией серы и низким содержанием DO в этих слоях, где Архея, вероятно, участвует в восстановлении серы и цикличности. Состав сообществ бактерий в Красном море отличается от состава сообществ в других морских средах и что экологическая адаптация играет важную роль в вертикальном распределении сообществ микробов вдоль колонн Красного моря.
В Красном море встречаются чрезвычайно разнообразные микробные сообщества по сравнению с другими гиперсолеными морскими средами. По составу микробного сообщества курортного моря схоже с теми, которые встречаются в северной части Тихого океана в отношении адаптации к высокоинтенсивному свету, Средиземного моря для адаптации к высокой солености, Средиземного и Саргасского морей для адаптации к низкой концентрации фосфора (в определенной степени).
Физико-химические исследования описывают Красное море как олиготрофную среду с низким содержанием азота и фосфора, высокой соленостью, высокой температурой и высоким ультрафиолетовым излучением. Считается, что эти характеристики повлияли на эволюцию микробных сообществ в Красном море.
