Цианобактериальные маты

Современные строматолиты Западной Австралии в постройки, образованные в ходе накопления карбонатов цианобактериальными матами.

Цианобактериа́льные маты (цианобактериальные сообщества) в высокоинтегрированные прокариотные сообщества, зачастую связанные синтрофическими отношениями, в которые входят фотосинтезирующие цианобактерии, факультативные аэробы и анаэробы.

Состав и морфология

Цианобактериальные маты образуют толстые (от единиц миллиметров до ~2 сантиметров) слоистые покровы на субстрате, в наиболее развитых сообществах от поверхности мата к подстилающему субстрату наблюдается дифференциация микробиологического состава мата, в котором выделяются несколько функциональных слоёв:

• Верхний фотосинтезирующий аэробный слой в поверхность роста, образованный автотрофными фотосинтезирующими цианобактериями и аэробными гетеротрофами, утилизирующими кислород, выделяемый цианобактериями и органические соединения отмерших микроорганизмов
• Промежуточный слой, образованный фотосинтезирующими микроорганизмами в факультативными анаэробами, использующими прошедший через вышележащий слой свет и гетеротрофными факультативными аэробами. В дневное время в промежуточном слое может присутствовать кислород, в ночное время при прекращении фотосинтеза условия становятся анаэробными.
• Афотическая гетеротрофная анаэробная зона, составленная микроорганизмами, минерализующими органические остатки

Таким образом, развитые цианобактериальные маты представляет собой фактически замкнутую экосистему с нулевым балансом: продукция кислорода и органических веществ равна их потреблению. Фотосинтезирующие бактерии промежуточного слоя содержат фотосинтезирующие пигменты, имеющие максимум поглощения света в спектральных областях, отличных от максимума поглощения цианобактериального хлорофилла. Такое отличие позволяет им более эффективно использовать прошедший через верхний слой свет, при изменении спектра освещённости («покраснение» утром и вечером) в мате происходят упорядоченные вертикальные миграции бактерий с разными типами пигментов.

Распространённость

Цианобактериальные маты, судя по палеонтологическим данным, являлись первыми сложно организованными экосистемами на Земле, появившимися в архее.

В настоящее время цианобактериальные маты занимают экстремальные экологические ниши, в которых отсутствует или слаба конкуренция со стороны более развитых форм жизни; они способны существовать в широчайшем диапазоне температур и солёностей и распространены от приполярных (психрофильные цианобактериальные маты Антарктики) до приэкваториальных областей (строматолиты солёных озёр и лагун Австралии) и гидротермальных источников.

Роль цианобактериальных матов в породо- и рудообразовании

Строматолиты являются продуктом деятельности цианобактериальных матов. В течение всего архея и протерозоя они были наиболее массовыми из пород бесспорно биогенного происхождения, и, таким образом, являются одним из древнейших свидетельств существования и распространенности жизни на Земле.

См. также

• Строматолиты
• Цианобактерии
• Биоплёнка

Литература

• Michael Kuhl, Tom Fenchel. Growth, structure and calcification potential of an artificial cyanobacterial mat // Krumbein, W.E., Paterson D., and Zavarzin G. (eds.). Fossil and recent biofilms, a natural history of life on Earth. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht pp. 77-102
• Г.А.Заварзин. Развитие микробных сообществ в истории Земли // Проблемы доантропогенной эволюции биосферы. в М.: Наука, 1993. в С. 212в222