К изучению термофильной альгофлоры высокоширотных гидротерм Чукотки

Занимая на Земле относительно небольшое пространство, на Се-веро-Востоке СССР гидротермы представлены широко.

Большой к ним интерес ботаников и физиологов растений, альго- логов и микробиологов, биофизиков и экзобиологов объясняется тем, что гидротермы с экологической точки зрения являются настоящими природными термостатами. При этом уникальными объектами для исследователя служат гидротермальные сообщества, но выражению Ю. Одума, «своеобразные микромиры», освоившие и заселившие экстремальные экологические ниши.

Именно термальные источники характеризуются определенным устойчивым постоянством не только температуры, но и химического состава, скорости удаления метаболитов (в горячих ключах), перемешивания воды, газообмена, инсоляции и т. д.

В Охотско-Чукотском вулканогенном поясе выявлено и изучено в гидрологическом аспекте 18 источников термальных и холодных минеральных вод, из них выделяются группы: Чукотская, Охотского побережья и зал. Шелихова.

В пределах Чукотского гидрологического массива известны следующие источники термоминеральных вод: Кукуньские, Нешканские и Дежневские. Их воды характеризуются хлоридно-натриевым составом и различной минерализацией от 0,4 (Дежневские) до 4.5 (Кукуньские) и 35,0 г/л (Нешканские). Температура воды 17—61°. Дебиты источников от 1,6—3,0 до 27,0 л/с.

С 1971 г. нами проводятся всесторонние исследования наиболее типичных гидротерм Северо-Востока СССР, и, в частности, такого уникального региона, как Чукотка. За это время собран микробиологический и альгологический материал, выявлены доминирующие группы термофилов, описаны ландшафтные характеристики, изучены термальный режим и гидрохимия.

По А. А. Зеленкевичу, термоминеральные источники Охотско-Чукотского пояса характеризуются, в отличие от камчатских, инфильтрационным типом и объединяются в единую провинцию азотных термоминеральных вод.

Видовой состав обитателей гидротерм определяется не только хи-мизмом воды — источника как биотопа для того или иного термофила, его суммарной минерализацией, преобладанием или недостатком ка-кого-либо макро- или группы микроэлементов, но и такими важными для фотоавтотрофов абиотическими факторами, как рН источника, его температуры, светового режима и т. п. Свет является одним из самых главных источников энергии фотосинтеза для любого растения, в том числе и для таких примитивных, как водоросли, и даже для преобладающих среди термофилов представителей сине-зеленых водорослей Cyanophyta, или цианобактерий. Именно световой режим, суммарная радиация, изменчивость в инсоляции автотрофов на Чукотке, как и всюду в высоких широтах, достигают крайних амплитуд колебаний — от круглосуточного солнцестояния летом до полярной ночи. Это происходит на фоне стабильных, довольно высоких в течение всего года температурных режимов гидротерм с незначительным снижением температуры и изменения минерализации источников весной в период таяния снега и подъема уровня вешних вод, нередко заливающих полностью или частично естественные выходы источников, в определенной степени опресняя минеральные воды терм.

Следовательно, экстремальные условия в высокоширотных гид-ротермах Чукотки, сопоставимых, пожалуй, лишь с термами Исландии, выступают еще рельефнее и влекут за собой цепь приспособительных механизмов клетки и популяций одноклеточных, а также примитивных многоклеточных организмов — нитчатых сине-зеленых водорослей.

Фотоавтотрофный тип питания является основным в энергетике клетки этих водорослей в обычных для хролофиллсодержащего организма условиях существования. Однако для видов Cyanophyta фотогетеротрофная ассимиляция и в некоторых случаях полная гетеротрофия могут играть не менее существенную роль.

Эти второстепенные типы питания у сине-зеленых термофильных водорослей в период полярной ночи (конец декабря — январь) мы наблюдали в Кукуньских и, частично, в Дежневских гидротермах, особенно в снежных гротах, образуемых горячими ручьями, где освещенность практически не превышала 10 люкс. Активное развитие бентосных форм Cyanophyta было не столь обильно и разнообразно в видовом отношении, как в летний период, но достаточно ярко, красочно, от сочных сине-зеленых тонов до коричневого и оранжевого цвета. Это наглядно доказывало наличие биосинтетических потенций, в частности действенность механизмов пигментообразования у растений, помещенных в такие необычные условия.

Cyanophyta, находящиеся как бы на стыке двух растительных типов — бактерий и хлорофиллсодержащих растений — объединяют в пределах одной клетки практически все разнообразие метаболитических процессов. Поэтому для каждого конкретного вида или группы сопредельных видов и форм сине-зеленых водорослей вследствие их морфофизиологического разнообразия степень участия того или иного типа питания определяется условиями существования популяции. В то же время возможности и степень каждого конкретного способа запасания энергией для Cyanophyta зависит от качественных и количественных уровней абиотических факторов, окружающих клетку или трихом. Именно это и обусловливает способность сине-зеленых водо-рослей существовать в необычных на первый взгляд условиях.

В связи с труднодоступностью некоторых естественных выходов термоминеральных вод наши исследования начаты с маршрутных кратковременных наблюдений проведением первичных химанализов на месте и сбором гидрологических и альгологических проб в минимальных количествах. В дальнейшем перешли к стационарному или полуста-ционарному наблюдению за конкретным источником или группой ис-точников даже таких, как Чаплинское, содержащих множество различных но дебиту, температуре и минеральному составу естественных выходов и искусственных скважин, временно или постоянно не ис-пользуемых человеком.

Чаплинские гидротермы. В долине тундровой речки Ульхум, впадающей в оз. Найван, у подножия горы Кифкахсяган расположено Чаплинское термальное поле. Дебит отдельных выходов мал (0,2 — 0,5 л/с), и расположены они в основном на ровной приречной площадке, реже — на высоте 10—15 м по ее крутому юго-западному склону, зимой термальное поле после октябрьских — ноябрьских обильных снегопадов скрыто от наблюдателя толстым слоем снега. И только темные пятна на снегу могут служить указателями находящегося под сугробом источника. Преобладают в зимний период такие бентосные представители альгофлоры, как сине-зеленые формидиумы Phormiaium foveolarum (Mont.) Gom., Ph. tenue (Menegh.) Gom. и Ph. laminosum (Ag.) Gom.; осциллатория короткая Oscillatoria brevis (Kiitz.) Gom.; мастигокладус пластинчатый Mastigocladus laminosus Coffii., а из Chlorophyta — микроспора прелестная Microspora amoena (Kfltz.) Rabench; Chlorella vulgaris Bejer из протококковых. Фитопланктон представлен, как правило, Chlorella vulgaris Beijer, iglobosa (эта форма встречается также в иле и на камнях горячих ручьев); Synechococcus elongatus Nag. и Synechocystis salina Wisl

Летом к этому небогатому списку форм термофилов добавляются формидиум Ph. thermophilum Elenk, Oscillatoria tenuis Ag., Aphanothe- ce bullosa (Menegh.) Rabenh., Microcystis muscicola (Menegh) Elenk. и Gloeocapsa minuta (Kiitz.) Hollerb.

Количество биомассы микроводорослей в термах в июне — июле при круглосуточном облучении фотоавтотрофов достигает огромных размеров. Достаточно сказать, что «сгребание» совком только выходящих на поверхность одного теплого озерца нитчатых форм сине-зеленых осциллаторий и формидиумов с одного квадратного метра площади водоема в середине июля давало в среднем 1—2 кг сырой биомассы водорослей.

Термохимический режим этой группы гидротерм разнобразен. Выходящая из скважины вода имеет температуру 84,5° при рН — 7,8. На берегу речки, выше бассейна по течению, расположена еще одна скважина, каптированная колодцем, диаметром 0,5 м, уходящая на большую глубину, в яме t — 41°, рН — 6,0. На краях ямы слабый налет зелени —Chlorella vulgaris f. globosa V. Andr.

Ближе к бассейну несколько выходов сразу под обрывом правого берега Наяхан. Выходы оформлены в виде грифончиков. Обрастания типичные — ярко-зеленые и темно сине-зеленые, слоистые, сильно слизистые, с пузырьками воздуха в толще слизи. Нижние слои обрастаний, выстилающих дно, обычно рыжие или бурые, отмершие. От верхних слоев обрастаний тянутся в стороны и вверх выросты в виде длинных (до 10 см) огурцов — формидиумов. Температура воды в этом микробиотопе 54°, рН — 6,5.