Marine microorganisms
-
Определение и разнообразие морских микроорганизмов
- Морские микроорганизмы живут в морской среде, включая солёную воду океанов и прибрежных эстуариев.
- Микроорганизмы включают бактерии, архей, вирусы, протисты, грибы, водоросли и некоторые животные.
- Многие макроскопические животные и растения имеют микроскопические ювенильные стадии.
-
Роль морских микроорганизмов
- Микроорганизмы составляют около 70-90% биомассы океана.
- Они участвуют в глобальном цикле химических элементов, включая фотосинтез и переработку углерода.
- Некоторые микроорганизмы патогенны и вызывают болезни у морских растений и животных.
-
Вирусы в морских экосистемах
- Вирусы важны для регуляции экосистем, так как они уничтожают бактерии и способствуют биологическому насосу.
- Вирусы могут быть бактериофагами, которые безвредны для растений и животных, но важны для морских экосистем.
- Вирусы также могут способствовать седиментации углерода в глубоком океане.
-
Разнообразие и адаптация морских микроорганизмов
- Микроорганизмы живут в различных условиях, включая экстремальные температуры и глубины.
- Они могут существовать в экстремальных условиях, таких как 122 °C и 10,900 м под водой.
- Микроорганизмы адаптируются к различным условиям и выживают в самых разных средах.
-
Эволюция и происхождение вирусов
- Происхождение вирусов неизвестно, но они, вероятно, существовали с момента появления жизни.
- Вирусы могут быть древними и иметь происхождение, предшествующее разделению жизни на три домена.
- Вирусы играют важную роль в горизонтальном переносе генов и генетическом разнообразии.
-
Вирусы как форма жизни
- Вирусы считаются формой жизни, так как они несут генетический материал, размножаются и эволюционируют.
- Они не имеют клеточной структуры, необходимой для жизни, и описываются как репликаторы или «организмы на краю жизни».
-
Фаги
- Бактериофаги, или фаги, паразитируют на бактериях и археях.
- В морской воде содержится около 1-10 миллионов вирусов на мл, что в 10 раз больше, чем клеточных организмов.
- Недавние исследования показали, что не-хвостатые вирусы доминируют в морских экосистемах.
-
Роль вирусов
- Вирусы убивают 20% морской биомассы ежедневно и составляют 15 раз больше бактерий и архей.
- Вирусы разрушают вредные водоросли, что важно для морской жизни.
- Вирусы являются важным средством передачи генов и способствуют эволюции.
-
Гигантские вирусы
- Гигантские вирусы, называемые гирусами, достигают длины до 1000 нанометров.
- Гигантские вирусы принадлежат к филуму Nucleocytoviricota и могут достигать 2.3 микрон в длину.
- Происхождение гигантских вирусов вызывает споры, но они могут быть связаны с эволюцией сложных организмов.
-
Прокариоты
- Бактерии составляют большую часть морской биомассы и обитают в различных средах.
- Бактерии не имеют ядра и редко имеют мембранные органеллы.
- Бактерии были первыми формами жизни на Земле и доминировали в течение 3 миллиардов лет.
- Бактерии участвовали в эволюции эукариот, образуя митохондрии и хлоропласты.
-
Археи
- Археи — это домен и царство одноклеточных микроорганизмов, не имеющих ядра.
- Археи имеют уникальные свойства, отличающие их от бактерий и эукариот.
- Археи многочисленны в океанах и играют важную роль в углеродном и азотном циклах.
-
Термопротеоты и их роль в фиксации углерода
- Термопротеоты (эоциты) распространены в морской среде и способствуют фиксации углерода.
- Галобактерии, обитающие в соленой воде, также являются археями.
-
Эукариоты и их эволюция
- Эукариоты высокоорганизованы и включают растения, грибы, животных и протистов.
- Протисты не могут быть строго классифицированы как растения, грибы или животные.
- Parakaryon myojinensis — переходная форма между прокариотами и эукариотами.
-
Морские протисты
- Протисты — эукариоты, не классифицируемые как растения, грибы или животные.
- Протисты делятся на четыре группы по трофическому режиму.
- Протисты разнообразны и включают диатомовые водоросли, радиолярии, эвгленоидные и зооксантеллы.
-
Макроскопические протисты
- Некоторые одноклеточные морские протисты могут достигать макроскопических размеров.
- Примеры: гигантская одноклеточная амеба, Gromia sphaerica, спикулосифон океанский.
-
Классификация протистов
- Протисты могут быть классифицированы по способу передвижения: жгутиконосцы, инфузории, амебы.
- Жгутиконосцы используют протоны для передвижения, инфузории — реснички, амебы — псевдоподии.
-
Морские грибы
- Известно более 1500 видов морских грибов, паразитирующих на водорослях или животных.
- Микопланктон — сапротропные грибы, играющие важную роль в круговороте питательных веществ.
- Морские грибы классифицируются на низшие и высшие грибы.
-
Лишайники в морской среде
- Лишайники встречаются в морской среде и в зоне прибоя.
- Некоторые лишайники живут долго, до 8,600 лет.
- Лишайники растут вегетативно, что затрудняет определение их возраста.
-
Влияние морских улиток на растения
- Улитки Littoraria irrorata повреждают растения Spartina, что способствует росту грибов.
- Улитки предпочитают грибы, а не траву.
-
История и эволюция лишайников
- Лишайники существуют с конца Протерозоя, 900-570 млн лет назад.
- В Китае найдены ископаемые лишайники возрастом 600 млн лет.
- Предполагается, что лишайники эволюционировали из наземных грибов в Палеозое.
-
Микроскопические морские животные
- Животные развиваются из микроскопических стадий, включая споры, яйца и личинки.
- Некоторые микроскопические животные, такие как Myxozoa, являются одноклеточными.
- Другие взрослые морские микроживотные являются многоклеточными.
-
Основные производители в морской среде
- Первичные производители производят свою пищу, а не едят других организмов.
- Основные морские первичные производители включают цианобактерии, водоросли и морские растения.
- Цианобактерии были первыми организмами, использующими фотосинтез, и произвели кислород, изменивший экосистему Земли.
-
Водоросли
- Водоросли — это фотосинтезирующие протисты, не обязательно тесно связанные.
- Морские водоросли делятся на шесть групп: зеленые, красные, бурые, эвгленофиты, динофлагелляты и диатомеи.
- Микроводоросли — это микроскопические водоросли, невидимые невооруженным глазом.
- Макроводоросли — это крупные, многоклеточные водоросли, известные как морские водоросли.
-
Морской микропланктон
- Планктон — это организмы, живущие в толще воды, но не способные плавать против течения.
- Фитопланктон — это растительные компоненты планктона, которые производят кислород и регулируют уровень углекислого газа.
- Фитопланктон является основой морской пищевой цепи.
-
Фитопланктон: основные характеристики
- Фитопланктон быстро размножаются и могут удвоить свою популяцию за день.
- Цветение фитопланктона может быть токсичным и истощать воду кислородом.
- Фитопланктон контролируется исчерпанием питательных веществ и зоопланктоном.
-
Состав и функции фитопланктона
- Фитопланктон состоит из микроскопических фотосинтезирующих эукариот, обитающих в верхнем слое океана.
- Они нуждаются в солнечном свете для фотосинтеза.
- Включают цианобактерии, диатомеи, различные виды водорослей, динофлагелляты, эвгленоиды и другие.
- Фитопланктон является основой первичной продукции океана и составляет половину текущего глобального первичного производства.
-
Типы фитопланктона
- Колониальные фитопланктон, такие как Prochlorococcus, являются важными для первичной продукции океана.
- Диатомеи, составляющие около 50% первичной продукции океана, имеют защитные оболочки из кремния.
- Кокколитофоры, также известные как кокколитофоры, имеют оболочки из карбоната кальция и важны для морского углеродного цикла.
-
Фототрофный метаболизм
- Фитопланктон использует хлорофилл, бактериохлорофилл и ретиналь для фотосинтеза.
- В 2000 году было обнаружено, что бактерии могут использовать ретиналь для фотосинтеза, что меняет понимание морских циклов углерода и энергии.
-
Равновесие в океане
- В 1930-х годах Альфред Редфилд обнаружил, что соотношение углерода, азота и фосфора в океане контролируется фитопланктоном.
- Фитопланктон можно классифицировать по трем стратегиям роста: выживаемость, цветение и универсальность.
- f-отношение описывает долю первичной продукции, поддерживаемую нитратом.
-
Зоопланктон
- Зоопланктон — это животные, составляющие планктонное сообщество.
- Они гетеротрофны и питаются фитопланктоном.
- Включают микрозоопланктон, такой как копеподы и кокцидии, и макрозоопланктон, такой как медузы и черви.
-
Микрозоопланктон
- Микрозоопланктон, такие как радиолярии и фораминиферы, являются важными хищниками фитопланктона.
- Радиолярии имеют оболочки из силиката и могут быть микрофоссилиями, дающими информацию о прошлом океана.
- Фораминиферы имеют камеры в своих оболочках и широко используются для изучения прошлого климата.
-
Миксотрофные организмы
- Миксотрофы используют различные источники энергии и углерода.
- Включают эукариотов и прокариотов.
- Используют преимущества различных условий окружающей среды.
-
Миксопланктон
- Включает инфузории, амебы, фораминиферы и радиолярии.
- 30-45% инфузорий и до 65% биомассы амебоидов, форамов и радиолярий являются миксотрофными.
-
Динофлагелляты
- Одноклеточные жгутиконосцы, насчитывающие около 2000 морских видов.
- Большинство динофлагеллят миксотрофны, сочетая фотосинтез с фаготрофией.
- Некоторые виды являются эндосимбионтами морских животных и играют важную роль в биологии коралловых рифов.
-
Морские отложения и микрофоссилии
- Отложения на дне океана делятся на терригенные и биогенные.
- Биогенные отложения состоят из скелетных остатков морских протистов.
- Диатомовая земля и известковые микрофоссилии являются примерами биогенных отложений.
-
Морской микробентос
- Микроорганизмы, обитающие в бентической зоне океана.
- Встречаются повсеместно на морском дне и в донных отложениях.
- Используются для индикации климата по химическому составу раковин.
-
Внезапное вымирание
- 66 миллионов лет назад произошло вымирание динозавров и трех четвертей других видов.
- Глубоководные бентические форамы процветали после вымирания.
- В 2020 году создана самая подробная климатическая карта Земли.
-
Эндолиты и актиномицеты
- Эндолиты на дне океана могут быть возрастом миллионы лет.
- Актиномицеты в Сибири могут быть возрастом полмиллиона лет.
-
Симбиоз и голобионты
- Концепция голобионта включает хозяина, виром, микробиом и другие виды.
- Голобионты могут быть эволюционными единицами.
-
Рифообразующие кораллы
- Включают кораллы, фотосинтезирующие динофлагелляты и бактерии.
- Коэволюционные закономерности в микробных сообществах.
-
Морская пищевая сеть
- Вирусный шунтирующий путь предотвращает миграцию органических частиц.
- Pelagibacter ubique играет важную роль в круговороте углерода.
-
Микробные сообщества морского льда
- Обитают внутри и на границе морского льда.
- Химический состав зависит от солености рассола.
-
Гидротермальные источники
- Микробные сообщества включают одноклеточные организмы.
- Хемолитоавтотрофные бактерии преобразуют углерод в органические формы.
- Вирусы влияют на экологию микроорганизмов.
-
Глубинная биосфера и темная материя
- Глубинная биосфера простирается на 5-10,5 км ниже поверхности.
- Бактерии и археи составляют 90% биомассы, эукариоты встречаются редко.
- Вирусы также присутствуют и заражают микробы.
-
Микробное разнообразие
- Бактерии являются самой древней и разнообразной группой.
- Число видов микроорганизмов может достигать 1 трлн.
-
Разнообразие микроорганизмов
- Известное и оцененное разнообразие микроорганизмов
- Неизвестное разнообразие микроорганизмов
-
Методы отбора проб
- Идентификация микроорганизмов
- Молекулярная филогенетика
- Геномное секвенирование
-
Использование данных omics
- Омика как инструмент в различных дисциплинах
- Функциональная геномика
- Многомерные подходы
-
Антропогенное воздействие
- Вклад микроорганизмов в связывание CO2
- Роль микроорганизмов в круговороте углерода
- Микроорганизмы и здоровье животных и растений
-
История
- Появление морских микроорганизмов
- Фотосинтез и эволюция
- Открытие морских микроорганизмов
-
Рекомендации
- Общие рекомендации по морской микробиологии
- Книги и статьи по морской микробиологии