Мікробна петля

Мікробна петля — енергетичний потік у загальному круговороті енергії в пелагіалі, що проходить через бактерій і дрібних протистів за рахунок того, що значна частина виробленої фотосинтезуючими організмами органічної речовини переходить у розчин і знову витягується з морської води бактеріями.

Відповідно до стандартної концепції водного харчового ланцюга, на нижньому рівні знаходиться фотосинтезуючий планктон, яким харчується зоопланктон, його ж, в свою чергу, поїдають риби. Але дана концепція змінилася після того, як учені зрозуміли, що традиційна техніка взяття зразків не дозволяє виловити мікроскопічний планктон. Тепер відомо, що нано- і пікопланктон розміром від 0,2 до 20 мікрометрів (1 мікрометр — це тисячна частка міліметра) у більшості океанів є основними первинними продуцентами. Фактично мікроорганізми складають основну частину біомаси океанів. Однак вони занадто малі, щоб ними харчувався безпосередньо зоопланктон, і їх споживають спочатку найпростіші, які і служать здобиччю зоопланктону.

Виявилося також, що значна частка первинних продуцентів вмирає ще до того, як їх з'їдять, і що більша частина океанічних угруповань залежить від розчиненої у воді органічної речовини. Органічна речовина водних систем розрізняють за розміром; те, що менше 45 мікрометрів, називається розчиненою органічною речовиною (РОР). РОР утворюється трьома основними способами. По-перше, її виділяє фотосинтезуючий планктон. По-друге, зоопланктон поглинає не весь нано- і пікопланктон, рештки його утворюють РОР. Нарешті, по-третє, виявилося, що деякі віруси буквально розривають деякі бактерії зсередини і органічна речовина цих бактерій також входить до складу РОР.

РОР була б втрачена для океанічних біоценозів, якби вона не залучалося до так званої «мікробної петлі», яка діє поряд з традиційним харчовим ланцюгом. У цій мікробної петлі у вигляді РОР переробляється майже половина первинного продуцента. Спочатку РОР поглинають бактерії, яких поглинають найпростіші, якими, в свою чергу, харчується зоопланктон. У цій точці мікробна петля з'єднується з основним харчовим ланцюгом.

Мембранні бульбашки

Деякі бактерії відбруньковують від своїх клітин бульбашки діаметром 70-100 нанометрів, які оточені ліпідною мембраною і містять різноманітні органічні речовини. Американські біологи виявили, що виробляти такі бульбашки вміють і наймасовіші фотосинтезуючі істоти на планеті — морські ціанобактерії Prochlorococcus і Synechococcus. Пухирці можуть виконувати різні функції: від видалення токсичних речовин і захисту від вірусів до міжклітинної комунікації та горизонтального переносу генів. Крім того, вони служать їжею іншим мікробам і вносять важливий внесок у потоки енергії, речовини та інформації в морських екосистемах.

Відкриття американських учених істотно доповнює уявлення про функціонування морських мікробних угруповань. Постійне виділення органіки домінуючими продуцентами у вигляді компактних, концентрованих, упакованих в мембрани порцій (на противагу її розчиненню у вкрай розведеному оліготрофному водному середовищі) повинно сильно впливати на структуру харчових ланцюгів, хімічну комунікацію і генетичний обмін між мікроскопічними мешканцями океану. Це, в свою чергу, не може не позначатися на більш великих організмах і загальнобіосферних круговоротах речовини і енергії.

Див. також

• Біогеохімічні цикли
• Розкладання
• Трофічна мережа
• Трофічний рівень
• Екологічна енергетика
• Екологія мікроорганізмів

Література

• Azam F., Fenchel T., Field J.G., Gray J.S., Meyer-Reil L.A., Thingstad F. The ecological role of water-column microbes in the sea // Marine Ecology Progress Series. — 1983. No 10. — P. 257–263.
• Fenchel T. Marine Planktonic Food Chains // Annual Review of Ecology and Systematics. — 1988.
• Fenchel T. The microbial loop — 25 years later // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. — 2008.
• Fuhrman J.A., Azam F. Thymidine incorporation as a measure of heterotrophic bacterioplankton production in marine surface waters // Marine Biology. — 1982.
• Kerner M., Hohenberg H., Ertl S., Reckermannk M., Spitzy A. Self-organization of dissolved organic matter to micelle-like microparticles in river water // Nature. — 2003.
• Kirchman D., Sigda J., Kapuscinski R., Mitchell R. Statistical analysis of the direct count method for enumerating bacteria // Applied and Environmental Microbiology. — 1982.
• Meinhard S., Azam F. Protein content and protein synthesis rates of planktonic marine bacteria // Marine Ecology Progress Series. — 1989.
• Muenster V.U. Investigations about structure, distribution and dynamics of different organic substrates in the DOM of Lake Plusssee // Hydrobiologie. — 1985.
• Pomeroy L.R., Williams P.J., Azam F. The Microbial loop // Oceanography. — 2007. — Vol. 20, No. 2.
• Pomeroy L.R. The Ocean's Food Web. A Changing Paradigm // Bioscience. — 1974. — Vol. 24. — P. 499–504.
• Stoderegger K., Herndl G.J. Production and Release of Bacterial Capsular Material and its Subsequent Utilization by Marine Bacterioplankton // Limnology & Oceanography. — 1998.
• Taylor A.H., Joint J. Steady-state analysis of the ‘microbial loop’ in stratified systems // Marine Ecological Progress Series. — 1990.
• Van den Meersche K., Middelburg J.J., Soetaert K., Rijswijk P.V., Boschker H.T.S, Heip C.H.R. (2004) Carbon-nitrogen oupling and algal-bacterial interactions during an experimental bloom: Modeling a 13C tracer experiment // Limnology and Oceanography. — 2004.

Ресурси Інтернету

• Копылов А. И. Микробная «петля» в планктонных сообществах озер разного трофического статуса
• Копылов А. И., Косолапов Д. Р. Роль микробной «петли» и вирусов в структурно-функциональной организации планктонных сообществ водохранилищ Волги
• Болтер М., Изместьева Л. Р. Существует ли микробная петля в озере Байкал?
• Дрюккер В. В. и др. Размерная структура, сезонная динамика и вертикальное распределение бактериофагов оз. Байкал