Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Группа бактерий
Group of bacteria
Пурпурные серные бактерии (ПСБ) входят в группу Pseudomonadota, способных к фотосинтезу, которые в совокупности называются пурпурными бактериями. Они анаэробны или микроаэрофильны и часто встречаются в расслоенных водных средах, включая горячие источники, стоячие водоемы, а также микробные маты в приливных зонах. В отличие от растений, водорослей и цианобактерий, пурпурные серные бактерии не используют воду в качестве восстановителя, и поэтому не выделяют кислород. Вместо этого они могут использовать серу в форме сульфида или тиосульфата (а также некоторые виды могут использовать H2, Fe2+ или NO2−) в качестве донора электронов в своих фотосинтетических путях.
The purple sulfur bacteria (PSB) are part of a group of Pseudomonadota capable of photosynthesis, collectively referred to as purple bacteria. They are anaerobic or microaerophilic, and are often found in stratified water environments including hot springs, stagnant water bodies, as well as microbial mats in intertidal zones. Unlike plants, algae, and cyanobacteria, purple sulfur bacteria do not use water as their reducing agent, and therefore do not produce oxygen. Instead, they can use sulfur in the form of sulfide, or thiosulfate (as well, some species can use H2, Fe2+, or NO2−) as the electron donor in their photosynthetic pathways.
Среда обитания
Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в освещенных аноксичных зонах озер и других водных местообитаниях, где накапливается сероводород, а также в "серных источниках", где геохимически или биологически образованный сероводород может спровоцировать формирование вспышек численности пурпурных серных бактерий. Аноксические условия необходимы для фотосинтеза; эти бактерии не могут развиваться в обогащенных кислородом средах. Наиболее благоприятными для развития пурпурных серных бактерий являются меромиктические (постоянно слоистые) озера. Меромиктические озера характеризуются слоистостью из-за наличия более плотной (обычно соленой) воды на дне и менее плотной (обычно пресной) воды у поверхности. Рост пурпурных серных бактерий также поддерживается слоистостью в голомиктических озерах.
Purple sulfur bacteria are generally found in illuminated anoxic zones of lakes and other aquatic habitats where hydrogen sulfide accumulates and also in "sulfur springs" where geochemically or biologically produced hydrogen sulfide can trigger the formation of blooms of purple sulfur bacteria. Anoxic conditions are required for photosynthesis; these bacteria cannot thrive in oxygenated environments. The most favorable lakes for the development of purple sulfur bacteria are meromictic (permanently stratified) lakes. Meromictic lakes stratify because they have denser (usually saline) water in the bottom and less dense (usually fresh water) nearer the surface. Growth of purple sulfur bacteria is also supported by the layering in holomictic lakes.
Экологическое значение
Пурпурные серные бактерии способны влиять на окружающую среду, участвуя в круговороте питательных веществ и изменяя окружающую среду посредством своего метаболизма. Они играют значительную роль в первичном производстве, что указывает на их влияние на углеродный цикл через фиксацию углерода. Пурпурные серные бактерии также вносят вклад в цикл фосфора в своей среде обитания. Подъем этих организмов к поверхности приводит к переработке фосфора – важного ограничивающего питательного вещества в оксическом слое озер – и его предоставлению гетеротрофным бактериям для использования. Это свидетельствует о том, что, несмотря на обитание пурпурных серных бактерий в аноксичном слое, они способствуют росту многих гетеротрофных организмов, поставляя неорганические питательные вещества в вышележащий оксический слой. Другой способ переработки неорганических питательных веществ и растворенного органического вещества пурпурными серными бактериями – через пищевую цепь, где они служат источником пищи для других организмов. Вследствие неэффективности их каротиноидов, или центров захвата света, организмы способны рассеивать избыточную световую энергию в виде тепловой энергии. Аноксичная среда с достаточным количеством света и сульфидов является идеальной для пурпурных серных бактерий. Авторы исследования заключили, что, основываясь на обнаружении биомаркера пурпурных серных бактерий, палеопротерозойский океан на глубине должен был быть аноксичным и насыщенным сульфидами. Это подтверждает гипотезу об океане Канфилда.
Purple sulfur bacteria are able to affect their environment by contributing to nutrient cycling, and by using their metabolism to alter their surroundings. They are able to play a significant role in primary production suggesting that these organisms affect the carbon cycle through carbon fixation. Purple sulfur bacteria also contribute to the phosphorus cycle in their habitat, Through upwelling of these organisms, phosphorus, a limiting nutrient in the oxic layer of lakes, is recycled and provided to heterotrophic bacteria for use. This indicates that although purple sulfur bacteria are found in the anoxic layer of their habitat, they are able to promote the growth of many heterotrophic organisms by supplying inorganic nutrients to the above oxic layer. Another form of recycling of inorganic nutrients and dissolved organic matter by purple sulfur bacteria is through the food chain; they act as a source of food to other organisms. Due to the inefficiency of their carotenoids, or light harvesting centres, the organisms are able to release excess light energy as heat energy. This anoxic environment with light and sufficient sulfide availability is ideal for purple sulfur bacteria. The authors of the study concluded that, based on the presence of purple sulfur bacteria's biomarker, the Paleoproterozoic ocean must have been anoxic and sulfidic at depth. This finding provides evidence for the Canfield Ocean hypothesis.
Биоремедиация
Пурпурные серные бактерии могут способствовать снижению концентрации вредных органических соединений и уменьшению выбросов неприятных запахов в лагунах с навозом, где они хорошо размножаются. В лагунах сточных вод могут содержаться вредные вещества, такие как метан – парниковый газ, и сероводород – резкий, токсичный газ. Пурпурные серные бактерии способны снижать концентрацию как этих, так и других вредных веществ. Удаление вредных органических соединений происходит посредством фотоассимиляции – поглощения углерода организмами в процессе фотосинтеза. При фотосинтезе пурпурные серные бактерии в лагунах могут использовать углерод из вредных соединений, например, из метана, в качестве источника питания. Это приводит к удалению метана, парникового газа, из лагуны и снижает её вклад в загрязнение атмосферы. Сероводород может служить источником серы для пурпурных серных бактерий в ходе тех же фотосинтетических процессов, которые удаляют органические соединения. Использование сероводорода в качестве восстановителя пурпурными серными бактериями способствует его удалению из лагуны и, как следствие, снижению запаха и токсичности в ней.
Purple sulfur bacteria can contribute to a reduction of environmentally harmful organic compounds and odour emission in manure wastewater lagoons where they are known to grow. Harmful compounds such as methane, a greenhouse gas, and hydrogen sulfide, a pungent, toxic compound, can be found in wastewater lagoons. PSB can help lower the concentration of both, and others. Harmful organic compounds can be removed through photoassimilation, the uptake of carbon by organisms through photosynthesis. When PSB in the lagoons perform photosynthesis they can utilize the carbon from harmful compounds, such as methane, as their carbon source. This removes methane, a greenhouse gas, from the lagoon and reduces the lagoons' atmospheric pollution affect. H2S can act as a sulfur source for PSB during these same photosynthetic processes that remove the organic compounds. The use of H2S as a reducing agent by PSB removes it from the lagoon and leads to a reduction of odour and toxicity in the lagoons.