Наземные беспозвоночные: Биологические организмы и их роль в газогидротермальных источниках кальдеры вулкана Узон (Камчатка)

Автор: Лобкова Л. Е.  

Лобкова Л.Е. Биологические организмы и их роль в газогидротермальных источниках кальдеры Узона (Камчатка) // Вулканизм, биосфера и экологические проблемы: Материалы Третьей международной научной конференции — Туапсе, 2003.

В последние годы растет интерес ученых к изучению влияния вулканизма на формирование природных экосистем. 

В процессе изучения фауны насекомых Узона и Долины Гейзеров мы обнаружили, что в газогидротермальных водоемах сульфатного типа в густой взвеси буро-серо-зеленого цвета с пластинками серы живут личинки мух эристалин Eristalinus sepulchralis (Diptera, Syrphidae, Eristalinae), так называемые «крыски». В этих водоемах крыски — единственные высшие гетеротрофные организмы. Плотность их размещения, максимальная вблизи выхода газов, достигает 80 особей (около 5 г биомассы) на 1 дм³ . Личинки активны в течение всего сезона, развиваясь при температурах 12–38°С, с наступлением заморозков они выползают выше уровня воды под травяно-моховой покров. Мухи втречаются на окрестном разнотравье с конца июня и до сентября. Личинки мух E. sepulchralis питаясь тионовыми бактериями в газогидротермальных водоемах демонстрируют примеры уникальных адаптаций. 

Они: 

-толерантны к понижению кислотности среды: в природе до рН=4.5–6; в лаборатории при комнатной температуре на природном среде они были активны при рН =1 свыше 5 месяцев; 

-выделяют микрокристалическую серу до 98% состава экскрементов*;  

-содержат в теле: серы — 5%, титана — 3%, железа — 1,5%, меди — 0,5% (сухой вес)**. 

В микробиологическом анализе пробы этих водоемов выделялись в основном мезофильные ацидофильные тионовые бактерии Acidithiobacillus thioparus, A. thiooxdans, A. ferrooxidans. Преобладал А.thioparus — аэроб, строгий хемоавтотроф, окисляет сероводород и гидросульфид-ион, развивается при нейтральной и слабокислой реакции среды. A. thiooxdans, окисляет серу, а А. ferrooxidans использует для биосинтеза сульфиды. За пределы клетки они выделяют в коллоидной форме промежуточные продукты обмена. Конечный продукт биосинтеза этих бактерий — серная кислота. В непроточных условиях эти бактерии сильно подкисляют среду, что и наблюдалось при содержании личинок в садках (с рН=6 до рН=1–2). 

Кроме того, выделены цианобактерии Callothrix thermalis. Из водорослей в пробе обнаружены диатомовые родов Pinnularia, Navicula, Tabellaria, Nitzshia и другие. Диатомовые, видимо, не играют существенной роли в питании личинок Eristalinus, поскольку их скелеты в экскрементах личинок не обнаружены. Отмечено, что в пробах, взятых в водоемах с E. sepulchralis, намного меньше детрита, чем, например, в пробах цианобактериальных матов, где питаются личинки мух береговушек Scatella stagnalis(Fall) и Ephydra scholtzi Fall. (Ephydridae Diptera). 

Таким образом, в экосистемах газогидротермальных водоемов с преимущественным выделением сероводорода формируется сообщество, основанное на использовании энергии химических связей соединений серы. Продуцентами здесь являются хемоавтотрофные тионовые бактерии; консументы — личинки E. sepulchralis, они же выполняют роль и редуцентов, участвуя в переносе вещества и энергии в экосистеме, а также в процессах переотложения кристаллической серы. Эта экосистема устойчива, пока продолжается подток в водоем тепловой энергии и вещества из магматических слоев. 

 *Рентгено-фазовый анализ экскрементов сделал с. н. с. М.Е. Зеленский (Институт Вулканологии ДВО РАН). 

**Рентгено-спектральный микрозондовый анализ на аппарате «CAMEBАX» сделал с. н. с. В.М. Чубаров (Институт Вулканологии ДВО РАН).