| 19. |
Аннотация |
Размеры мира микроорганизмов превосходят возможности нашего воображения. Если сравнивать размеры мира микробов с размером вселенной, то их количество в миллиарды раз превышает количество звезд на небе (Curtis, 2007).
Микроорганизмы являются природным ресурсом, который существует во всех местах обитания даже в неблагоприятных климатических условиях, где практически нет условий для выживания (Sharma et al., 2017). Несмотря на свои небольшие размеры, микробы составляют самый высокий процент живых организмов на Земле (Gold, 1992; Whitman et al, 1998; Sharma et al., 2019). Микроорганизмы играют ключевую роль в функционировании экосистем для поддержания устойчивой биосферы. Они используются в качестве агентов биологического контроля, биокатализаторов и производят широкий спектр натуральных продуктов (например, лекарств, ферментов, метаболитов и т. д.), которые используются в сельском хозяйстве, фармацевтике и промышленности (Sharma, Shouche, 2014). Они разлагаются, превращая питательные вещества из органических отходов и мертвых организмов в молекулы, которые могут быть повторно использованы в экосистемах и признаны жизненно важными компонентами биоразнообразия мира. Помимо круговорота питательных веществ, микроорганизмы также участвуют в установлении полезных взаимоотношений и в производстве атмосферного кислорода (Colwell, 1997; Jinnah, Jungcurt, 2009; Kurtzman, Labeda, 2009).
Согласно современным научным представлениям, первичными продуцентами ранних наземных экосистем Земли были древнейшие фототрофные споровые организмы из подцарства низших растений – цианобактерии/цианопрокариоты и водоросли наземных (Голлербах, Штина, 1969; Rindi et al., 2009). Их значение, как продуцентов органических веществ, крайне велико в наземных экосистемах, существующих в настоящий период времени. Высокая скорость размножения, способность быстро накапливать значительную биомассу определяют существенную роль цианобактерий и водорослей в пищевых цепях биогеоценозов. Деятельность этих фототрофов – важная составляющая биогеохимического круговорота органического углерода в его продукционной части, кислорода, азота, кремния, фосфора и многих других биогенных элементов.
Важным фундаментальным направлением исследований современной науки является изучение местообитаний с необычными условиями жизни. Значительную часть поверхности Земли занимают ландшафты с экстремальными физико-химическими условиями среды. Такие местообитания, лимитированные по многим жизненно важным показателям, не только способствуют развитию специфичных видов организмов с особыми структурно-функциональными и физиолого-биохимическими свойствами, но и позволяют сохраниться сообществам живых организмов, которые возможно аналогичны первым, освоившим наземную среду (Заварзин, 1993, 2003, 2007). Почвенные водоросли вызывают повышенный интерес как модели для изучения механизмов адаптации, способов стабилизации биомолекул и целых клеток при воздействии различных физико-химических факторов, как источники получения биопротекторов, биостимуляторов, стабильных ферментов, как ценные объекты для создания новых биотехнологий (Хмеленина, 2006).
Многостороннее изучение сообществ разнообразных местообитаний позволяет приблизиться к пониманию механизмов формирования, устойчивости и эволюции биогеоценозов, сохранения реликтовых ландшафтов и биотопов в современных наземных экосистемах, созданию теоретических предпосылок для разработки научной концепции происхождения жизни на Земле и освоения других планет.
С начала XX века внимание ученых все больше привлекают исследования фототрофных микроорганизмов, обитающих в нестабильных природно-климатических условиях (Brand, 1925; Schmidt, 1927; Edlich, 1936 и др.). Специфичность экологических условий таких экотопов: резкие перепады температуры, влажности, лимитирование поступления минеральных веществ, высокая инсоляция, – способствуют развитию самодостаточной микроэкосистемы (Gorbuschina, 2007). Водоросли, как один из ее компонентов, зачастую выступают как метаболически активный центр развивающихся здесь сообществ, деятельность которых индуцирует физические и химические изменения субстрата, процессы первичного гумусообразования. В биогеоценозах высоких широт они являются основными продуцентами органического вещества (Solheim, Zielke, 2002; Singh, Singh, Thajuddin, 2008 и др.).
Учитывая большую функциональную роль этой группы микроорганизмов, а также значимость результатов ее изучения для построения научно-теоретических концепций эволюции биосферы, исследование разнообразия и особенностей зонального распределения водорослей в различных местообитаниях является актуальной проблемой фундаментальной науки.
Исследование водорослей наземных биогеоценозов ведутся в разных регионах земного шара: в странах Европы (Rindi, Guiry, 2003; Ortega-Calvo et al., 1991; Hoffmann, Darienko, 2005; Uzunov, Stoyneva, Gartner, 2008), Азии (Friedmann, Galun, 1974; Friedmann, Ocampo-Friedmann, 1984; Elias et al, 2010), Америки (Johansen, 1993; Nienow, Friedman, 1993; Ryndi, Guiry, 2003; Lopez-Bautista, 2007 и др.), Африки (Wessels, Budel, 1995; Weber et al., 1996 и др.), в Австралии (Budel, Wessels, 1991), Арктике и Антарктике (Friedmann, 1982; Friedmann, Ocampo-Friedmann, 1984; Friedmann et al., 1988; Broady, 1996; Vincent et al., 2002 и др.). Изучается видовой состав водорослей с использованием традиционных анатомо-морфологических и современных методов молекулярной биологии, экология видов, структура сообществ, функциональные связи. Повышенный интерес вызывает поиск и исследование новых, ранее не известных науке видов (Pushparaj et al, 2005).
Наиболее актуальным представляется изучение местообитаний с муссонным климатом умеренных широт регионов России. Исследование видов почвенных диатомовых водорослей этих районов позволит составить более полные и корректные представления о видовом разнообразии и особенностях функционирования водорослевых сообществ в нестабильных природно-климатических условиях.
С точки зрения фундаментальной науки, а также прикладных исследований не менее актуален вопрос, о том, какие последствия для живой природы и для человека имеют антропогенные факторы окружающей среды. Проблему охраны природы во многом можно рассматривать как систему научно обоснованного мониторинга биоразнообразия низших растений в ответ на антропогенный пресс.
Сегодня Приморский край является местом, где сосредоточены и реализуются общенациональные и международные функции. Учитывая уникальные природно-климатическое и экономико-географическое положение Владивостока, идея его развития на данном этапе как крупного центра международного сотрудничества представляется абсолютно уникальным объектом для исследования. В частности Владивосток является одним из главных участников новой региональной политики России, сопряженной с общей задачей развития Дальнего Востока, поставленной Президентом Российской Федерации В.В.Путиным: «Сегодня мы видим будущее Дальнего Востока как одного из ключевых центров социально-экономического развития страны, который должен быть эффективно интегрирован в быстро развивающийся Азиатско-Тихоокеанский регион в целом». Владивостокский городской округ в последние годы стал настоящим полигоном для отработки новых идей развития экономики, социальной сферы и управления, реализуемых в пилотном варианте на Дальнем Востоке. Таким образом, бурное развитие Приморского края в целом и г. Владивостока в частности, априори подразумевает усиление антропогенного влияния на природные ландшафты этого уникального региона.
Несмотря на большое внимание к данной проблеме, имеющаяся информация по разнообразию, экологии и географическому распространению почвенных диатомовых водорослей в наземных местообитаниях, до сих пор отличается значительной неполнотой и требует всестороннего и пристального изучения. Так, на территории России сведения об этой группе организмов крайне ограничены (Еленкин, 1936; Голлербах, Штина, 1969; Сафонова, 2002; Давыдов, 2010; Абдуллин, 2011; Патова, 2009; 2016; Гайсина и др., 2017 и др.), что открывает широкие перспективы исследований. |