Микробные сообщества воды и донных осадков субарктического меромиктического озера Светлое

Бореальные пресные водоемы, расположенные к северу от 50° с.ш., считаются важным источником парникового газа метана.Среди них доминирующими типами водоемов являются ледниковые, послеледниковые и термокарстовые озера.Разнообразие микробных сообществ, участвующих в процессах цикла метана в этих озерах, плохо изучено, особенно для пресноводных меромиктических озер с постоянно анаэробным гиполимнионом.Биогенный метан вырабатывается главным образом метаногенными археями.В большинстве пресноводных меромиктических озер с низким содержанием сульфата активные процессы метаногенеза начинаются уже монимолимнионе и достигают максимальных интенсивностей на границе раздела вода-осадок.В условиях отсутствия конкуренции с сульфатредукторами ацетат и другие низкомолекулярные продуты разложения ОВ становятся доступными для метаногенов, которые в таких водоемах играют роль основных терминальных деструкторов ОВ.Мы исследовали микробные сообщества воды и донных осадков субарктического озера Светлое (Архангельская область), относящегося к редкому типу пресноводных меромиктических озер с высокими концентрациями Fe(II) и метана в постоянно анаэробном гиполимнионе.В результате молекулярного анализа последовательностей генов 16S рРНК были охарактеризованы микробные сообщества воды на разных глубинах, -0.5, 5, 10, 17, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 27, 33 и 38 м.Полученные данные по составам микробных сообществ выявили их отличия в верхней аэробной зоне (0.5-17 м), хемоклине (21-24 м) и нижней анаэробной зоне (27-38 м).Микробные сообщества верхней аэробной зоны характерны для водоемов с насыщенной кислородом водой.В них преобладают Actinobacteria (27-32% в разных горизонтах), Bacteroidetes (30-36%), Planctomycetes (2-3%), Alphaproteobacteria (2-4%), Betaproteobacteria (7-20%) и Verrucomicrobia (2-6%).Цианобактерии составляют значительную долю сообщества лишь на глубине 17 м (12%), а в верхних слоях их доля не превышает 3%.По-видимому, основными фотосинтетиками в верхних слоях воды являются микроводоросли, последовательности рРНК хлоропластов которых были нами детектированы.Доли цианобактерий и гамма-протеобактерий в микробных сообществах достигают максимума в верхней части зоны хемоклина, составляя на глубинах 21-21.5 м соответственно, 15-17% и 11-12% всех микроорганизмов.Гамма-протеобактерии в этом горизонте представлены почти исключительно метанотрофами рода Methylobacter.Вне зоны хемоклина доли этих групп в сообществах существенно ниже.Эти данные указывают на то, что в зоне хемоклина активный процесс окисления метана в условиях отсутствия или крайне низких концентраций кислорода, может обеспечиваться совместным действием цианобактерий, образующих кислород в результате фотосинтеза, и аэробных метанотрофов, использующих его для окисления метана.В нижнем горизонте хемоклина (глубина 22-23м) содержание цианобактерий и гаммма-протеобактерий в сообществах снижается, но увеличивается доля дельта-протеобактерий (до 6.5%), представленных сульфатредукторами порядка Desulfobacteraceae и Syntrophaceae (род Desulfomonile).Микробные сообщества анаэробной зоны, расположенной ниже хемоклина (горизонты 27-38 м) отличаются преобладанием архей, доля которых составляет 62-65%.Среди архей доминировали две группы, -Euryarchaeota (25-36% всех микроорганизмов) и Pacearchaeota (22-32%).Euryarchaeota были представлены метаногенами порядков Methanomicrobiales и Methanosarcinales в примерно равных соотношениях.Вторая группа, Pacearchaeota, до