Микроорганизмы в атмосфере
Как уже было сказано, на состав сообществ микроорганизмов поверхностного снега могут влиять несколько факторов, один из которых - эоловый перенос материала из близлежащих биотопов. Сотни миллионов тонн пыли, содержащей микроорганизмы, органические кислоты и неорганические соли, ежегодно перемещаются между континентами [ 67 ]. Многочисленные биотопы на поверхности Земли могут служить источником бактерий в атмосфере: поверхность почвы, растений, водная поверхность и, наконец, антропогенные объекты [ 68 ].
Микробные клетки могут пребывать в атмосфере в течение долгого времени сохраняя жизнеспособность и переноситься на огромные расстояния [ 69 ]. Различные факторы окружающей среды, такие как УФ радиация, окислительный стресс, обезвоживание и недостаток питательных веществ, оказывают влияние на микроорганизмы в атмосфере [ 70 ]. Численность микроорганизмов в атмосфере зависит от множества факторов, таких как время года, температура, топология местности, потоки тепла от земной поверхности, ветер и антропогенный фактор [ 71 ]. По некоторым оценкам, численность микроорганизмов в атмосфере может составлять от 100 до 100000 бактерий в мл воздуха [ 72 , 73 ].
Отдельный вопрос, которые возникает при изучении разнообразия микроорганизмов в атмосфере - это в каком метаболическом состоянии они находятся, и могут ли они принимать участие в атмосферных процессах [ 74 ]. Способность бактерий жить и размножаться на частицах пыли в атмосфере была показана еще в 1979 году [ 75 ]. Жизнеспособные бактерии были обнаружены на высоте до 60-70 км, где температура воздуха достигает -100*C [ 76 , 77 ]. Было показано, что атмосферные бактерии могут влиять на химический состав осадков [ 78 ] и даже вызывать их образование, способствуя конденсации воды и льда [ 79 ]. Самым известным примером бактерии, которая способствует образованию кристаллов льда на поверхности клетки это Pseudomonas syringae [ 80 ]. На внешней мембране клеток P. syringae находятся белки, которые связывают молекулы воды из атмосферы и упорядочивают их структуру при замерзании, что приводит к образованию регулярных кристаллов льда.
Антарктический континент изолирован от других континентов антарктическим циркумполярным воздушным течением , которое практически не позволяет перемешиваться воздушным потокам над Антарктикой и более северными районами [ 81 ]. Другим важным фактором, ограничивающим транспорт веществ по воздуху к территории Антарктиды, являются стоковые ветра , которые снижают количество заносимого на побережье органического материала [ 82 ]. Стоковые ветра возникают вследствие охлаждения слоя воздуха у поверхности ледника, который под действием силы тяжести стекает вниз по куполообразному склону Антарктического континента. Основными источниками пыли, оседающей на территории Антарктики и Южного океана, являются территория Австралии, Южной Америки, Южной Африки, а также территории Северного полушария. Южно-американские потоки оседают главным образом в Атлантико-Индийском секторе Антарктики, австралийские - в секторе Тихого океана [ 83 ].
Несколько исследований были посвящены описанию разнообразия микроорганизмов в воздухе над Антарктикой. Микробиологическими методами были обнаружены споры мхов и грибов, пыльца, водоросли, бактерии и даже вирусы [ 84 ]. Молекулярно-генетическими методами удалось детектировать представителей цианобактерий , диатомовых водорослей и актиномицетов в воздухе над Антарктическим полуостровом [ 85 ]. Как отмечают авторы, ближайшие гомологи многих из них были ранее обнаружены в других холодных местах обитания, в том числе на территории Антарктики. С помощью методов высокопроизводительного секвенирования удалось описать состав сообщества микроорганизмов в воздухе над Сухой Долиной недалеко от американской исследовательской станции МакМердо [ 86 ]. Самым часто встречающимся филумом бактерий оказались Firmicutes , многие представители которых имели ближайших гомологов среди термофильных бактерий . Авторы предположили, что наибольший вклад в состав бактериального сообщества атмосферы над Сухими Долинами вносят термофильные бактерии геотермальных источников вулкана Эребус , который находится в 100 км от места отбора образцов. Возможно, консервации термофильных бактерий филума Firmicutes в атмосфере способствовало то, что многие из них способны образовывать споры при неблагоприятных условиях. В остальном, состав сообщества бактерий воздуха над Сухими Долинами был схож с бактериальным составом аэрозолей над другими континентами, формируя таким образом специфическую экосистему бактерий, способных к транспортировке на дальние расстояния и обладающих повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды [ 86 ].
