Некоторые бактерии выживают в условиях вечной мерзлоты: некоторые бактерии выживают в условиях вечной мерзлоты в виде 1 спор 2 вегетативных… |

Содержание

Признаки организмов

Главная \ Подготовка к ОГЭ \ Биология \ Тематические задания \ Признаки организмов

Задания с решениями

1. Из одной клетки состоят

1. Хлорелла и ряска

2. Вирус ВИЧ и гриб мукор

3. Бактерия сенной палочки и яйцо страуса

4. Яйцеклетка и эндосперм семени

Объяснение: одноклеточные организмы — некоторые грибы, простейшие и бактерии, а еще половые клетки. Поэтому, правильный ответ — 3.

2. Сходство процессов жизнедеятельности у некоторых бактерий и цветковых растений проявляется в способности к

1. Гетеротрофному питанию

2. Автотрофному питанию

3. Образованию семян

4. Двойному оплодотворению

Объяснение: для бактерий не характерно половое размножение, образование семян, а вот типы питания у них различны, они могут быть как гетеротрофами, так и автотрофами. А растения могут быть только автотрофами. Правильный ответ — 2.

3. Меньше всего живет бактерий в

1. В гейзерах Камчатки

2. В болотах средней полосы России

3. На вершинах Гималаев

4. В организмах животных

Объяснение: теплое и влажное место идеально подходит для развития бактерий, такими местами являются организмы животных и болота средней полосы России, в гейзерах тоже живут бактерии-термофилы, а на вершинах Гималаев очень холодно, и еще там очень высокое давление и проблемы с кислородом, такие условия достаточно экстремальны и мало кто к ним может приспособиться. Правильный ответ — 3.

4. Бактерии, наиболее полезные для человека — это

1. Стрептококки

2. Туберкулезные палочки

3. Молочнокислые

4. Пневмококки

Объяснение: все перечисленные бактерии, кроме молочнокислых, являются патогенами, а молочнокислые бактерии, наоборот, очень полезны для нашего организма и даже живут у нас (в симбиозе) в кишечнике и помогают нашему пищеварению. Правильный ответ — 3.

5. Некоторые бактерии выживают в условиях вечной мерзлоты в виде

1. Группы делящихся клеток

2. Спор

3. Отдельных живых клеток

4. Множественных колоний

Объяснение: при возникновении некомфортных условий среды, бактерии превращаются в споры и переживают эти условия. Но, здесь нужно упомянуть, что даже в экстремальных условиях среды обязательно будут жить какие-нибудь микроорганизмы, приспособленные к данной среде (термофилы, галофилы и т.д.). Правильный ответ — 2.

6. Возбудители дифтерии являются

1. Сапрофитами

2. Паразитами

3. Симбионтами

4. Автотрофами

Объяснение: дифтерия — инфекционное заболевание, вызываемое бактериями-паразитами. Правильный ответ — 2.

7. В каком случае указан симбиоз бактерий с другим организмом?

1. Возбудитель холеры и человека

2. Сальмонелла и курица

3. Возбудитель сибирской язвы и овца

4. Бактерии в толстой кишке человека

Объяснение: в первых трех вариантах ответа представлены примеры не симбиоза, а паразитизма, то есть не взаимовыгодные отношения, а отношения, при которых только один организм получает пользу, а другой страдает от этого. Правильный ответ — 4.

8. В каких отношениях находятся гриб и водоросль, образующие лишайник?

1. Гриб паразитирует на водоросли

2. Водоросль паразитирует на грибе

3. Их отношения взаимовыгодны

4. Гриб фотосинтезирует, а водоросль всасывает воду и соли

Объяснение: их отношения взаимовыгодны, и они являются, как бы, самодостаточной системой, так как гриб — гетеротроф, а водоросль — автотроф. Правильный ответ — 3.

9. Сахар превращается в спирт благодаря жизнедеятельности

1. Дрожжей

2. Сыроежек

3. Мукора

4. Пеницилла

Объяснение: данной процесс происходит при помощи дрожжей и называется спиртовое брожение (не самый эффективный, с точки зрения энергетики, процесс). Правильный ответ — 1.

10. По характеру питания белые грибы относятся к

1. Гетеротрофам

2. Автотрофам

3. Автотрофам и гетеротрофам одновременно

4. Паразитическим гетеротрофам

Объяснение: все грибы являются гетеротрофами. Правильный ответ — 1.

Автор решения: Лунькова Е. Ю.

Задания для самостоятельного решения

1. Съедобная часть белого гриба называется

1. Грибницей

2. Пеньком

3. Спорангием

4. Плодовым телом

Ответ: 4.

2. К пластинчатым грибам относится

1. Подосиновик

2. Масленок

3. Сыроежка

4. Подберезовик

Ответ: 3.

3. Грибница, опутывающая корни растений, называется

1. Плесень

2. Лишайник

3. Микоз (грибковое заболевание)

4. Микориза

Ответ: 4.

4. Заболевание, вызывающее паралич мышц у человека, — это

1. Корь

2. Ветрянка

3. Столбняк

4. Скарлатина

Ответ: 3.

5. Функция лишайников в природе

1. Загрязнители окружающей среды

2. Редуценты

3. Почвообразователи

4. Паразиты

Ответ: 3.

6. Лишайники не растут в промышленных городах потому, что в городах

1. Нет грибов

2. Нет водорослей

3. Загрязнен воздух

4. Недостаточная влажность

Ответ: 3.

7. Какой из приемов стерилизации операционных наиболее эффективно действует на бактерии?

1. Мытье полов

2. Проветривание

3. Облучение ультрафиолетовыми лучами

4. Нагрев воздуха до температуры +30С

Ответ: 3.

8. Спора отличается от свободной бактерии тем, что

1. У споры более плотная оболочка

2. В споре несколько бактериальных клеток

3. Спора менее долговечна, чем свободная бактерия

4. Спора питается автотрофно, а свободная бактерия — гетеротрофно

Ответ: 1.

9. Дрожжи получают энергию для жизнедеятельности за счет

1. Фотосинтеза

2. Поглощения из почвы минеральных веществ

3. Разложения сахара на спирт и углекислый газ

4. Получения из почвы органических веществ

Ответ: 3.

10. Антибиотики готовят из

1. Пеницилла

2. Дрожжей

3. Спорыньи

4. Мукора

Ответ: 1.

11. Пораженный головней колос злака заполнен

1. Грибницей

2. Плодовыми телами

3. Спорами

4. Грибницей и спорами

Ответ: 3.

12. Некоторые плесневые грибы применяются для

1. Изготовления красок

2. Получения антибиотиков

3. Корма для домашних животных

4. Защиты почвы от истощения

Ответ: 2.

13. Опята поселяются на пнях и питаются

1. Водой и минеральными и солями

2. Готовыми органическими веществами

3. Используют энергию неорганических соединений

4. Создают органические вещества из неорганических

Ответ: 2.

14. Кто из четверых грибников наиболее правильно собирал грибы? Тот, который

1. Вырывал грибы с грибницей

2. Подкапывал почву вокруг и вынимал гриб

3. Срезал плодовые тела у поверхности почвы

4. Срезал только шляпки

Ответ: 3.

15. Подъем теста для пирогов обеспечивают

1. Мукор

2. Пеницилл

3. Дрожжи

4. Споры

Ответ: 3.

16. Растения не образуют микоризы с

1. Подосиновиком

2. Подберезовиком

3. Лисичками

4. Трутовиками

Ответ: 4.

17. Хитин входит в состав клеточной стенки клеток

1. Ржи

2. Мухомора

3. Хлореллы

4. Амебы

Ответ: 2.

Задания взяты из пособия по ГИА по биологии за 2014 год, автор: Г. И. Лернер.

В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека

https://ria.ru/20210302/paleovirusy-1599431222.html

В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека

В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека — РИА Новости, 02.03.2021

В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека

В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра… РИА Новости, 02.03.2021

2021-03-02T08:00

2021-03-02T11:25

наука

северо-восточный федеральный университет

арктика

здоровье

государственный научный центр вирусологии и биотехнологий «вектор»

биология

вирусы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/07e5/03/01/1599441477_0:47:1280:767_1920x0_80_0_0_a5f0dcc33cd5ff8b4c5c0f79fc2484d2.jpg

МОСКВА, 2 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра «Вектор» планируют системно исследовать древние патогены, которые находят в мумифицированных останках ископаемых животных и образцах ледяного керна. Что известно о палеовирусах и опасны ли они — в материале РИА Новости.Тайны вечной мерзлотыИз-за глобального потепления вечная мерзлота в Арктике активно тает. По мнению специалистов, это может привести к высвобождению из ледяного плена древних патогенов, в том числе неизвестных бактерий и вирусов, содержащихся в тканях мумифицированных ископаемых животных и пузырьках атмосферного воздуха в толще льда.После 25-й конференции ООН по изменению климата, состоявшейся в Мадриде в декабре 2019 года, ученые из 12 стран подготовили открытое письмо в ВОЗ, опубликованное в 2020-м в журнале Infection, Genetics and Evolution. Специалисты призвали международные организации и правительства разработать специальные программы по изучению захороненных в вечной мерзлоте древних патогенов.Исследователи отметили: в последние годы в Российской Арктике среди домашних и диких животных наблюдается всплеск таких заболеваний, как клещевой энцефалит, бруцеллез, туляремия, лептоспироз, бешенство и сибирская язва. Многие из этих вирусных и бактериальных инфекций — зоонозные, то есть возникают в популяциях животных, но затем могут передаваться человеку.Один из характерных примеров, о котором писали ученые, — вспышка сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в июле-августе 2016 года. В аномально жаркое лето вечная мерзлота протаяла глубже обычного, и олени поглощали вместе с растениями зараженную бактериями грязь. Тогда погибли около двух тысяч оленей, 72 человека госпитализировали, один ребенок умер.Как феникс из пеплаНекоторые смертельно опасные патогены чрезвычайно устойчивы. Например, ДНК вируса оспы обнаружили в извлеченных из вечной мерзлоты телах людей, умерших 300 лет назад в Якутии, а также в кожных струпьях мумии фараона Рамзеса V в Египте, возраст которой — 3,2 тысячи лет. Хотя все попытки выделить жизнеспособный вирус натуральной оспы из останков естественным путем не увенчались успехом, биологи могут реконструировать структуру древних патогенов, восстанавливая последовательности РНК или ДНК. Так, в 2005-м воссоздали вирус пандемического испанского гриппа — на основе останков человека, похороненного на Аляске в 1918 году.В 2006-м французские исследователи из Института Густава Русси восстановили по эндогенным вирусным элементам — последовательностям ДНК вирусного происхождения — неизвестный древний патоген возрастом несколько сотен тысяч лет. Его поместили в культуру клеток человеческих тканей. Так вот, он не только проникал в клетку физически, но и встраивался в ДНК. Восстановленные вирионы инфицировали свежие клетки, и процесс приобретал циклический характер. Этот палеовирус назвали Phoenix.Ящик ПандорыПервое «воскрешение» живых древних вирусов произошло, по сути, случайно. В 2014-м французские эволюционные биологи, супруги Жан-Мишель Клаври и Шанталь Абергель из Средиземноморского университета Экс-Марсель выявили в образце многолетней мерзлоты из Сибири возрастом 30 тысяч лет древний вирус. Его назвали Pithovirus sibericum. Ученые заподозрили инфекцию из-за того, что в размороженном образце погибали амебы. И увидели в обычный световой микроскоп доисторический патоген — из группы гигантских ДНК-вирусов, по размерам не уступающим бактериям. Это вообще самый крупный из известных сегодня вирусов: 1,5 микрометра в длину и 0,5 микрометра в диаметре.В 2015-м французы разглядели в том же образце вечной мерзлоты еще один гигантский вирус — Mollivirus sibericum. Инфицированная им амеба превращается в своеобразную фабрику по его производству, что обеспечивает экспоненциальное распространение инфекции.Хотя эти древние вирусы-гиганты заражают только микроорганизмы, их способность возрождаться спустя тысячелетия вызывает тревогу. Ученые не исключают, что в вечной мерзлоте есть и опасные для человека патогены. Недаром название питовируса, открытого в Сибири, происходит от греческого слова «питос» — так назывался сосуд, по преданию, подаренный Зевсом первой земной женщине Пандоре: из этого сосуда потом по миру разлетелись все несчастья и бедствия. Во льдах ТибетаПомимо вечной мерзлоты Арктики, к зоне повышенного риска относятся и многолетние льды Антарктиды, Гренландии, а также горные ледники. При их образовании между кристаллами льда на тысячелетия законсервировались пузырьки воздуха вместе с микроорганизмами. Лед тает, патогены освобождаются.Исследователи из США изучили микробное сообщество в образцах ледяного керна из тибетского ледника Гулия возрастом 15 тысяч лет. Помимо многочисленных бактерий, ПЦР-анализ выявил генетические последовательности как минимум 33 вирусных популяций, 28 из которых — ранее неизвестные древние вирусы. Для 14 из них ученые, используя метод сходства вирусных и бактериальных нуклеотидных последовательностей, нашли в тех же образцах микробов-хозяев. Значит, древние вирусы сохранили способность заражать организмы, в данном случае — бактерии.Старт российской палеовирусологииУченые Северо-Восточного федерального университета в Якутске (СВФУ) и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» недавно сообщили о запуске российского проекта по изучению древних вирусов в останках животных из растаявшей вечной мерзлоты. Первым объектом для отбора биологического материала стала лошадь, найденная в Верхоянском районе в 2009 году. Возраст — 4450 лет, а главная научная ценность находки в том, что удалось расшифровать полный ядерный геном древнего животного.Основой для исследования послужат мягкие ткани мамонтов и других представителей доисторической фауны — лосей, собак, куропаток, различных грызунов и зайцеобразных, хранящиеся в специальных морозильных камерах Музея мамонта СВФУ. Специалисты надеются, что современные методы полногеномного секвенирования позволят получить данные по всему биоразнообразию микроорганизмов в каждой пробе.»Если нуклеиновые кислоты не подвергнутся деструкции, мы сможем получить данные об их составе и установить, как он менялся, каким было эволюционное развитие событий. Мы сможем получить те значимые тенденции, которые определяют текущую ситуацию, и возможность определить эпидемиологический потенциал ныне существующих инфекционных агентов», — приводятся в пресс-релизе СВФУ слова одного из участников проекта, научного сотрудника отдела биофизики и экологических исследований ГНЦ «Вектор» Олеси Охлопковой. Ученые отмечают, что у них нет задачи «возродить» палеовирусы, наоборот — они пытаются извлечь древние патогены из вечной мерзлоты, чтобы лучше изучить их, оценить потенциальную опасность для человека и предложить методы борьбы с ними.

https://ria.ru/20200707/1573984546.html

https://ria.ru/20200707/1573984337.html

арктика

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/03/01/1599441477_72:0:1209:853_1920x0_80_0_0_0993ac64bc5207dc4431656e34c424ad.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

северо-восточный федеральный университет, арктика, здоровье, государственный научный центр вирусологии и биотехнологий «вектор», биология, вирусы

Наука, Северо-Восточный федеральный университет, Арктика, Здоровье, Государственный научный центр вирусологии и биотехнологий «Вектор», биология, Вирусы

МОСКВА, 2 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра «Вектор» планируют системно исследовать древние патогены, которые находят в мумифицированных останках ископаемых животных и образцах ледяного керна. Что известно о палеовирусах и опасны ли они — в материале РИА Новости.

Тайны вечной мерзлоты

Из-за глобального потепления вечная мерзлота в Арктике активно тает. По мнению специалистов, это может привести к высвобождению из ледяного плена древних патогенов, в том числе неизвестных бактерий и вирусов, содержащихся в тканях мумифицированных ископаемых животных и пузырьках атмосферного воздуха в толще льда.

После 25-й конференции ООН по изменению климата, состоявшейся в Мадриде в декабре 2019 года, ученые из 12 стран подготовили открытое письмо в ВОЗ, опубликованное в 2020-м в журнале Infection, Genetics and Evolution. Специалисты призвали международные организации и правительства разработать специальные программы по изучению захороненных в вечной мерзлоте древних патогенов.

Исследователи отметили: в последние годы в Российской Арктике среди домашних и диких животных наблюдается всплеск таких заболеваний, как клещевой энцефалит, бруцеллез, туляремия, лептоспироз, бешенство и сибирская язва. Многие из этих вирусных и бактериальных инфекций — зоонозные, то есть возникают в популяциях животных, но затем могут передаваться человеку.

Один из характерных примеров, о котором писали ученые, — вспышка сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в июле-августе 2016 года. В аномально жаркое лето вечная мерзлота протаяла глубже обычного, и олени поглощали вместе с растениями зараженную бактериями грязь. Тогда погибли около двух тысяч оленей, 72 человека госпитализировали, один ребенок умер.

Разрез Батагайского провала в Якутии, образовавшегося при таянии вечной мерзлоты

Как феникс из пепла

Некоторые смертельно опасные патогены чрезвычайно устойчивы. Например, ДНК вируса оспы обнаружили в извлеченных из вечной мерзлоты телах людей, умерших 300 лет назад в Якутии, а также в кожных струпьях мумии фараона Рамзеса V в Египте, возраст которой — 3,2 тысячи лет.

Хотя все попытки выделить жизнеспособный вирус натуральной оспы из останков естественным путем не увенчались успехом, биологи могут реконструировать структуру древних патогенов, восстанавливая последовательности РНК или ДНК. Так, в 2005-м воссоздали вирус пандемического испанского гриппа — на основе останков человека, похороненного на Аляске в 1918 году.

В 2006-м французские исследователи из Института Густава Русси восстановили по эндогенным вирусным элементам — последовательностям ДНК вирусного происхождения — неизвестный древний патоген возрастом несколько сотен тысяч лет. Его поместили в культуру клеток человеческих тканей. Так вот, он не только проникал в клетку физически, но и встраивался в ДНК. Восстановленные вирионы инфицировали свежие клетки, и процесс приобретал циклический характер. Этот палеовирус назвали Phoenix.

7 июля 2020, 03:26Наука

Ученые заявили о риске пробуждения древних вирусов из-за таяния мерзлоты

Ящик Пандоры

Первое «воскрешение» живых древних вирусов произошло, по сути, случайно. В 2014-м французские эволюционные биологи, супруги Жан-Мишель Клаври и Шанталь Абергель из Средиземноморского университета Экс-Марсель выявили в образце многолетней мерзлоты из Сибири возрастом 30 тысяч лет древний вирус. Его назвали Pithovirus sibericum.

Ученые заподозрили инфекцию из-за того, что в размороженном образце погибали амебы. И увидели в обычный световой микроскоп доисторический патоген — из группы гигантских ДНК-вирусов, по размерам не уступающим бактериям. Это вообще самый крупный из известных сегодня вирусов: 1,5 микрометра в длину и 0,5 микрометра в диаметре.

В 2015-м французы разглядели в том же образце вечной мерзлоты еще один гигантский вирус — Mollivirus sibericum. Инфицированная им амеба превращается в своеобразную фабрику по его производству, что обеспечивает экспоненциальное распространение инфекции.

Хотя эти древние вирусы-гиганты заражают только микроорганизмы, их способность возрождаться спустя тысячелетия вызывает тревогу. Ученые не исключают, что в вечной мерзлоте есть и опасные для человека патогены. Недаром название питовируса, открытого в Сибири, происходит от греческого слова «питос» — так назывался сосуд, по преданию, подаренный Зевсом первой земной женщине Пандоре: из этого сосуда потом по миру разлетелись все несчастья и бедствия.

Гигантский вирус Pithovirus sibericum возрастом 30 тысяч лет, найденный учеными в вечной мерзлоте в Сибири

Во льдах Тибета

Помимо вечной мерзлоты Арктики, к зоне повышенного риска относятся и многолетние льды Антарктиды, Гренландии, а также горные ледники. При их образовании между кристаллами льда на тысячелетия законсервировались пузырьки воздуха вместе с микроорганизмами. Лед тает, патогены освобождаются.

Исследователи из США изучили микробное сообщество в образцах ледяного керна из тибетского ледника Гулия возрастом 15 тысяч лет. Помимо многочисленных бактерий, ПЦР-анализ выявил генетические последовательности как минимум 33 вирусных популяций, 28 из которых — ранее неизвестные древние вирусы. Для 14 из них ученые, используя метод сходства вирусных и бактериальных нуклеотидных последовательностей, нашли в тех же образцах микробов-хозяев.

Значит, древние вирусы сохранили способность заражать организмы, в данном случае — бактерии.

7 июля 2020, 03:07

Ученый оценил риски для инфраструктуры Севера от таяния вечной мерзлоты

Старт российской палеовирусологии

Ученые Северо-Восточного федерального университета в Якутске (СВФУ) и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» недавно сообщили о запуске российского проекта по изучению древних вирусов в останках животных из растаявшей вечной мерзлоты.

Первым объектом для отбора биологического материала стала лошадь, найденная в Верхоянском районе в 2009 году. Возраст — 4450 лет, а главная научная ценность находки в том, что удалось расшифровать полный ядерный геном древнего животного.

Основой для исследования послужат мягкие ткани мамонтов и других представителей доисторической фауны — лосей, собак, куропаток, различных грызунов и зайцеобразных, хранящиеся в специальных морозильных камерах Музея мамонта СВФУ. Специалисты надеются, что современные методы полногеномного секвенирования позволят получить данные по всему биоразнообразию микроорганизмов в каждой пробе.

Мумия древней лошади из Верхоянского района

«Если нуклеиновые кислоты не подвергнутся деструкции, мы сможем получить данные об их составе и установить, как он менялся, каким было эволюционное развитие событий. Мы сможем получить те значимые тенденции, которые определяют текущую ситуацию, и возможность определить эпидемиологический потенциал ныне существующих инфекционных агентов», — приводятся в пресс-релизе СВФУ слова одного из участников проекта, научного сотрудника отдела биофизики и экологических исследований ГНЦ «Вектор» Олеси Охлопковой.

Ученые отмечают, что у них нет задачи «возродить» палеовирусы, наоборот — они пытаются извлечь древние патогены из вечной мерзлоты, чтобы лучше изучить их, оценить потенциальную опасность для человека и предложить методы борьбы с ними.

Ученые из СВФУ и ГНЦ «Вектор» работают над поиском палеовирусов

Таяние вечной мерзлоты может привести к высвобождению бактерий и вирусов

Приложения

22.10.2021
22393 просмотра
155 лайков

При рассмотрении последствий таяния вечной мерзлоты наши первоначальные опасения, вероятно, обратятся к серьезной проблеме выброса метана в атмосферу и усугублению глобального потепления или проблем для местных сообществ, поскольку земля и инфраструктура становятся нестабильными. Хотя это уже достаточно плохо, новые исследования показывают, что потенциальные последствия таяния вечной мерзлоты также могут представлять серьезную угрозу для здоровья.

Новое исследование, проведенное ЕКА и НАСА в рамках проекта «Арктический метан и вечная мерзлота», показало, что быстрое таяние вечной мерзлоты в Арктике может привести к высвобождению устойчивых к антибиотикам бактерий, неизвестных вирусов и даже радиоактивных отходов ядерных реакторов и подводных лодок времен холодной войны.

Вечная мерзлота, или постоянно замороженная земля, покрывает около 23 миллионов квадратных километров в северном полушарии. Возраст большей части вечной мерзлоты в Арктике достигает миллиона лет — обычно чем она глубже, тем она старше.

Помимо микробов, на протяжении тысячелетий в нем содержался широкий спектр химических соединений, будь то в результате естественных процессов, случайностей или преднамеренного хранения. Однако из-за изменения климата Арктика нагревается намного быстрее, чем остальной мир, и, по оценкам, к 2100 году может быть утрачено до двух третей приповерхностной вечной мерзлоты. и метан – в атмосферу, а также вызывая резкие изменения ландшафта.

Однако исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Climate Change , показало, что последствия таяния вечной мерзлоты могут быть гораздо более распространенными — с потенциальным выбросом бактерий, неизвестных вирусов, ядерных отходов и радиации, а также других вызывающих озабоченность химических веществ.

Хранение вечной мерзлоты в Арктике

В документе описывается, что глубокая вечная мерзлота на глубине более трех метров является одной из немногих сред на Земле, которые не подвергались воздействию современных антибиотиков. Было обнаружено, что более 100 различных микроорганизмов в глубокой вечной мерзлоте Сибири устойчивы к антибиотикам. По мере таяния вечной мерзлоты эти бактерии могут смешиваться с талой водой и создавать новые штаммы, устойчивые к антибиотикам.

Другой риск связан с побочными продуктами сжигания ископаемого топлива, которые попали в вечную мерзлоту с начала промышленной революции. Арктика также содержит залежи природных металлов, в том числе мышьяка, ртути и никеля, которые добывались десятилетиями и вызвали огромное загрязнение отходами на десятках миллионов гектаров.

Запрещенные в настоящее время загрязняющие вещества и химические вещества, такие как инсектицид дихлор-дифенил-трихлорэтан, ДДТ, которые были перенесены в Арктику атмосферным путем и со временем застряли в вечной мерзлоте, находятся под угрозой повторного проникновения в атмосферу.

Кроме того, увеличенный поток воды означает, что загрязняющие вещества могут широко распространяться, нанося ущерб видам животных и птиц, а также попадая в пищевую цепь человека.

Существует также больше возможностей для транспортировки загрязняющих веществ, бактерий и вирусов. За последние 70 лет на вечной мерзлоте было создано более 1000 поселений, будь то добыча полезных ископаемых, военные и научные проекты. Это, в сочетании с местным населением, увеличивает вероятность случайного контакта или освобождения. Несмотря на результаты исследования, в нем говорится, что риски, связанные с возникающими микроорганизмами и химическими веществами в вечной мерзлоте, плохо изучены и в значительной степени не поддаются количественной оценке. В нем говорится, что дальнейшие углубленные исследования в этой области жизненно важны для лучшего понимания рисков и разработки стратегий их смягчения.

Ведущий автор обзора, Кимберли Майнер, из Лаборатории реактивного движения НАСА, сказала: «У нас очень мало понимания того, какие экстремофилы — микробы, которые живут в самых разных условиях в течение длительного времени — имеют потенциал для восстановления. появляться. Это микробы, которые эволюционировали вместе с такими существами, как гигантские ленивцы или мамонты, и мы понятия не имеем, что они могут делать, когда их выпускают в наши экосистемы.

«Важно понимать вторичные и третичные воздействия этих крупномасштабных изменений Земли, таких как таяние вечной мерзлоты. Хотя некоторые из опасностей, связанных с оттаиванием материала возрастом до миллиона лет, были обнаружены, мы далеки от возможности смоделировать и точно предсказать, когда и где они произойдут. Это исследование имеет решающее значение».

Диего Фернандес из ESA добавил: «Исследования, проводимые в рамках проекта ESA-NASA Arctic Methane and Permafrost Challenge в рамках нашей программы «Наука для общества», жизненно важны для понимания науки об изменяющейся Арктике. Таяние вечной мерзлоты явно создает огромные проблемы, но необходимы дополнительные исследования. НАСА и ЕКА объединяют усилия для развития научного сотрудничества через Атлантику, чтобы гарантировать, что мы развиваем прочную науку и знания, чтобы лица, принимающие решения, были вооружены правильной информацией для решения этих проблем».

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Как микробы в вечной мерзлоте могут привести в действие массивную углеродную бомбу

В мае, когда температура на севере Швеции начнет подниматься на несколько градусов выше нуля, ученые снова отправятся на хлюпающий торф Стордаленской трясины. Они будут ходить по провисшим деревянным мосткам, мимо групп прозрачных плексигласовых ящиков, расставленных среди пушицы.

Раз в три часа в течение короткого вегетационного периода болота крышки ящиков закрываются, позволяя им наполниться метаном — мощным парниковым газом, просачивающимся из почвы под ними. Через 15 минут газ будет всасываться через лабиринт трубок в ближайший трейлер для анализа.

Тем временем у ученых есть более грязная работа. Они заталкивают металлические сердечники в вязкую грязь и вытаскивают образцы, чтобы отнести их в лабораторию. Там они будут изучать микроорганизмы, производящие метан, секвенируя их гены. Хотя предпринимаются и другие усилия по изучению микробов, обитающих в вечной мерзлоте, этот проект, известный как IsoGenie, является одним из крупнейших и самых продолжительных полевых исследований в своем роде. «Мы объединили измерения в геохимии и микробной экологии, двух вещах, которые находятся в совершенно разных областях, чтобы узнать что-то новое», — говорит Скотт Салеска, эколог из Аризонского университета в Тусоне и соучредитель проекта.

Несколько десятилетий назад Стордаленская трясина была покрыта вечной мерзлотой. Но сегодня, благодаря повышению глобальной температуры, большая часть его превратилась в лоскутное одеяло из болот и травянистых водно-болотных угодий, оставив после себя приподнятые холмы, известные как палсы, в которых вечная мерзлота остается частично изолированной сухим торфом. Поскольку палсы продолжают таять, ученые стремятся задокументировать изменения в микробных сообществах внутри.

На протяжении большей части истории человечества вечная мерзлота была крупнейшим земным поглотителем углерода, на протяжении столетий задерживая растительный и животный материал в своих мерзлых слоях. В настоящее время он хранит около 1600 миллиардов тонн углерода — более чем в два раза больше, чем сегодня в атмосфере. Но из-за повышения температуры вечная мерзлота трескается и исчезает, оставляя после себя кардинальные изменения в ландшафте (см. «Большая оттепель»).

Источники: Данные ТПП Вечной мерзлоты; J. OBU и др. Набор данных в архиве CEDA https://doi.org/ghjkb2 (2020)

Ученые все больше обеспокоены тем, что оттепель приведет к грандиозному пиршеству для бактерий и архей, вырабатывающих углекислый газ и метан. И хотя климатические модели уже давно учитывают способность арктической вечной мерзлоты и арктических озер выделять углерод, микробная активность в них в значительной степени рассматривается как черный ящик, меняющийся синхронно с физическими свойствами экосистемы, включая температуру и влажность. Это проблема, говорит Кармоди МакКэлли, биогеохимик из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке. «Если ваша модель не правильно понимает механизм, она, вероятно, не сможет хорошо делать прогнозы», — говорит она.

По мере того, как ученые более внимательно изучают организмы, обитающие в этих средах, результаты их исследований начинают всплывать. Идентичность доминирующих микробов в условиях переходной вечной мерзлоты может иметь значение для типов выделяемых парниковых газов, например ¹ . Глубины арктических озер могут быть более чувствительны к изменению климата, чем ожидалось, из-за типов микробов, которые в них обитают ² . А наличие железа и других питательных веществ в почве может ускорить производство парниковых газов в некоторых местах.

Хотя до сих пор неизвестно, как ландшафт изменится в ответ на потепление — и такие вопросы, как роль вирусов в почве, остаются в значительной степени без ответа — сбор данных о микробах позволяет получить более целостное представление о том, что происходит. «Это позволило нам заглянуть под капот», — говорит Вирджиния Рич, микробиолог из Университета штата Огайо в Колумбусе и другой соучредитель IsoGenie. «В системе вечной мерзлоты это остро насущная потребность, потому что эти системы оттаивают на глазах».

Долгая история

Несколько исследовательских проектов исследуют микробы в тающей вечной мерзлоте. Некоторые из них, такие как эксперимент на торфяниках Аляски, финансируемый Национальным научным фондом США (NSF), изучают микробные сообщества в среде, похожей на богатую углеродом почву Стордалена. Еще один крупный проект — «Эксперимент экосистемы следующего поколения — Арктика», финансируемый Министерством энергетики США. Он исследует богатую полезными ископаемыми местность Северного склона Аляски, недалеко от Уткиагвика (ранее Барроу). Армия США проводит исследование того, как микробные сообщества перемещаются и меняются в своем туннеле вечной мерзлоты, 110-метровой камере, вырезанной в замерзшем склоне холма недалеко от Фэрбенкса.

Эти исследователи провели зиму в ловушке арктических льдов, чтобы собрать ключевые климатические данные

Другие крупномасштабные проекты включают Центр вечной мерзлоты Копенгагенского университета, который проводит метагеномный анализ почвы из различных мест в Гренландии, России, Швеции и на Шпицбергене. А совместные усилия российских и американских ученых на северо-востоке Сибири сравнивают микробные сообщества в образцах вечной мерзлоты разного возраста, от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет. Исследователи обнаружили нетронутую вечную мерзлоту с цианобактериями и микроводорослями, которые могут стать активными после оттаивания ³ .

Болото Стордален является одним из наиболее тщательно изученных участков в Арктике. Подробная информация о температуре, составе почвы и растительных сообществах собрана более чем за столетие. Бо Свенссон, микробиолог из Университета Линчепинга в Швеции, был одним из первых исследователей, которые начали проводить измерения метана, выделяемого из почвы, в 1970-х годах. Он использовал ведра и банки из-под кофе, чтобы улавливать газ, часто проводя часы в болоте, отбиваясь от комаров и мошек с помощью густого репеллента на основе дегтярного масла, купленного у местной саамской общины. В то время не было оборудования или электричества, и Свенссону часто приходилось преодолевать 10 и более километров до шведской научно-исследовательской станции Абиско и обратно с наполненными газом шприцами и другим оборудованием, надежно спрятанным в рюкзаке.

Автоматическая камерная система, используемая для измерения выбросов метана на болоте Стордален. Фото: Кармоди МакКэлли

Сегодня одна из ржавых банок из-под кофе Свенссона лежит среди обновленного оборудования в болоте — физическое напоминание о том, насколько продвинулась наука. «Stordalen Mire стал международным центром, — говорит он. Его физическое положение на переднем крае оттепели в регионе сделало его привлекательным исследовательским центром для ученых, интересующихся изменением климата. Добавление электричества и подъездной дороги, построенной в 1980-е не помешали.

В 2010 году с запуском проекта IsoGenie на сайте появился новый набор инструментов для молекулярной биологии. Этот проект, финансируемый Министерством энергетики США, возглавили Рич, разработавший методы отбора проб ДНК из окружающей среды для изучения океанских микробов, и Салеска, разработавшая лазерные системы для измерения концентрации следовых газов. IsoGenie объединила ученых из разных дисциплин и за последнее десятилетие накопила огромную коллекцию данных.

Геномы мамонтов возрастом миллион лет побили рекорд самой древней древней ДНК

Не так давно ученым приходилось культивировать микробы в лаборатории, чтобы много о них узнать, но они все чаще берут образцы и секвенируют ДНК из образцов окружающей среды и используют метагеномику, чтобы собрать воедино сообщества в почвах, океанах, озерах и многом другом. Они могут не только идентифицировать присутствующие виды, но и увидеть, какие гены активны, что дает мощную картину действующих метаболических стратегий и взаимоотношений между микробами.

По оценкам Рич, ее команда собрала 13 000 геномов микробов, живущих в почве участка. Сообщество огромно, оно охватывает все микробное древо жизни. Он включает в себя недавно обнаруженный отряд архей, выделяющих метан, и 15 000 почвенных вирусов, которые, как считается, заражают живущие там микробы. Это находка, которая дала свежий взгляд на производство метана.

Производители метана

Первое крупное открытие было сделано в 2014 году, когда команда показала, что различные особенности ландшафта болота имеют разные микробные сообщества, которые выделяют метан с разной скоростью ¹ . В частично талых илистых болотах, например, большинство присутствующих микробов производят метан посредством процесса, называемого гидрогенотрофным метаногенезом, в котором они потребляют углекислый газ и водород. Но в полностью оттаявших болотах микробное сообщество становится более сложным, и в нем перемещаются микробы, которые производят метан в процессе, называемом ацетокластический метаногенез, в котором ацетат и углекислый газ используются для производства метана. Рич говорит, что это важно, потому что эти два процесса по-разному реагируют на условия окружающей среды, такие как температура и pH.

Это открытие стало тревожным сигналом для ученых, поскольку оно означает, что участки болота на более поздних стадиях таяния могут производить больше или меньше метана в зависимости от условий окружающей среды, что важно учитывать в моделях при экстраполяции на будущее. «В нашей статье мы показали, что вид производимого метана сильно варьировался от одного места к другому в зависимости от количества таяния и того, кто там был», — говорит Салеска.

Ученые IsoGenie берут образцы керна на болоте Стордален в 2018 году. Фото: Анна-Карин Ландин

«Это был действительно огромный шаг, — говорит Патрик Крилл, биогеохимик из Стокгольмского университета и сотрудник IsoGenie. «Теперь мы могли видеть связь между ландшафтом и исходящим биогеохимическим сигналом, и это из-за омиков».

«Тот факт, что они смогли собрать воедино кусочки от микробов до климатических моделей, был действительно крутым», — говорит Тед Шур, эколог-эколог из Университета Северной Аризоны во Флагстаффе.

В глубины

Затем команда обратила внимание на арктические озера. По словам Рут Варнер, биогеохимика из Университета Нью-Гэмпшира в Дареме и сотрудника IsoGenie, текущие усилия по прогнозированию изменения климата уделяют мало внимания тому, как разные регионы озера могут по-разному выделять метан. Долгое время считалось, что мелководье, которое нагревается быстрее в теплые месяцы, производит больше метана, чем глубина. Но это никогда не проверялось.

Обрушение вечной мерзлоты ускоряет выброс углерода

Используя метагеномику и измерения выбросов газа из двух озер в болоте Стордален, Варнер и ее коллеги обнаружили, что это давнее предположение, возможно, нуждается в пересмотре. В работе, которая еще не прошла экспертную оценку ² , они показывают, что микробные сообщества в более глубоких частях озер содержат больше микробов, производящих метан, чем в мелководных районах. Они также более чувствительны к повышению температуры. Это означает, что небольшое повышение температуры может привести к непропорциональному выбросу метана из середины озера. Варнер предупреждает, что если глобальная температура продолжит расти, «мы думаем, что метана будет выделяться больше, чем мы ожидали».

В сентябре прошлого года Варнер и Рич объявили о своем следующем начинании — проекте под названием EMERGE, что означает «возникающая реакция экосистемы на изменения». Это предприятие, финансируемое NSF в размере 12,5 млн долларов США, объединяет 33 исследователя из 15 дисциплин для продолжения работы над метагеномикой, начатой IsoGenie. Они направлены на улучшение понимания эволюции микробов в ответ на изменение климата и даже роли вирусов.

Один из аспектов предстоящей работы будет направлен на сопоставление различных микробных сообществ с элементами ландшафта, которые можно отслеживать удаленно, например, с растениями. Создание этих связей должно позволить исследователям использовать спутниковые технологии для картирования микробов, производящих метан, в Арктике.

Связать наблюдения на болоте Стордален и нескольких других исследовательских участках вокруг Арктики с запасами углерода вечной мерзлоты в других местах будет непросто. Размер, разнообразие и удаленность этих ландшафтов бросают вызов ученым. На самом деле, по оценкам, почти треть всех арктических исследований проводилась в пределах 50 километров всего от двух участков — Абиско и озера Тулик на Северном склоне. Марк Уолдроп, микробный эколог из Геологической службы США в Менло-Парке, штат Калифорния, провел более десяти лет, изучая вечную мерзлоту Аляски, и считает, что изучение того, как микробиология работает в местных и региональных масштабах, имеет большое значение. он отмечает, что еще много неизвестного о том, что произойдет с различными местами обитания вечной мерзлоты, когда они оттают в Арктике. Чтобы бороться с этой предвзятостью при отборе проб, он работает с НАСА над созданием крупнейшей панарктической базы данных образцов микробов вечной мерзлоты. Уолдроп в восторге от возможности использования этой базы данных для изучения регионов Арктики, в которых недостаточно выборки.

Моделирование имеет значение

Еще одной проблемой будет понимание того, как меняется земная среда при оттаивании. По словам Уолдропа, осушается ли конкретное место, становится ли оно сухим и каменистым или затапливается водой, это окажет серьезное воздействие на микробные сообщества и их выбросы. Джанет Янссон, микробный эколог из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде, штат Вашингтон, разделяет эти чувства и подчеркивает важность выявления уникальных признаков микробной жизни, населяющей эти разнообразные экосистемы. Она считает, что знания о микроорганизмах помогут в моделировании будущих выбросов углерода. «Это маленькие фабрики, которые производят эти парниковые газы. И поэтому, конечно, мы должны понимать, как это происходит. Мы не можем просто оставаться в неведении и говорить: «О, эти газы каким-то образом производятся»9.0007

Как торф может защитить планету

Янссон возглавляет группу, изучающую микробные сообщества в низменной, усеянной озерами области на Северном склоне. Когда вечная мерзлота там замерзает и оттаивает, она трескается и изгибается, образуя геометрические образования, называемые многоугольниками ледяных клиньев, которые представляют собой комбинацию льда, болота и озера. Этот неоднородный ландшафт покрывает около 20% этого региона на Аляске, и за последнее десятилетие или около того Янссон включила в свою работу метагеномный и газовый анализ, чтобы понять, как различаются выбросы в различных средах обитания.

В 2015 году ее работа в области метагеномики привела к новому пониманию того, как микробы могут выживать в течение длительного времени в бедных питательными веществами условиях вечной мерзлоты ⁴ . Она и ее команда обнаружили гены, кодирующие белки, участвующие в метаболизме железа, что указывает на то, что микробы использовали минерал в качестве источника энергии для выживания в суровых условиях. Открытие пролило свет на механизм, который впоследствии оказался основной стратегией выживания микробов в вечной мерзлоте ⁴ .