Categories
Reports

Lífríki í hverum í Vonarskarði / Microbial diversity in hot springs in Vonarskarð

Author(s):

Sólveig K. Pétursdóttir, Snædís H. Björnsdóttir, Sólveig Ólafsdóttir, Guðmundur Óli Hreggviðsson

Funded by:

Orkustofnun vegna Rammaáætlunar

Contact

Guðmundur Óli Hreggviðsson

Strategic Researcher

gudmundo@matis.is

Lífríki í hverum í Vonarskarði / Microbial diversity in hot springs in Vonarskarð

Sýni voru tekin á jarðhitasvæðinu austan Eggju í Vonarskarði. Alls voru tekin 32 sýni úr mismunandi hverum, lækjum og jarðvegi við mismunandi hitastig og sýrustig. Frumefni voru mæld í nokkrum vatnssýnum. Tegundasamsetning baktería og fornbaktería var ákvörðuð með sameindalíffræðilegum aðferðum. Alls voru greindar 1052 16S rRNA genaraðir baktería sem dreifðust á 23 fylkingar.   Rúmlega 50 nýjar bakteríutegundir fundust í sýnunum, þar af 11 sem eru líklega fulltrúar nýrra ættkvísla. Genaraðir úr fornbakteríum voru 155 talsins. Tíu nýjar fornbakteríutegundir fundust, þar af fimm fulltrúar nýrra ættkvísla.    Lífríki jarðhitasvæðisins í heild verður því að teljast afar sérstakt. Algengastar voru frumbjarga tegundir af fylkinginu Aquificae. Frumbjarga og ófrumbjarga Proteobacteria tegundir fundust í umtalsverðu magni og var bæði um þekktar og nýjar tegundir að ræða. Dæmigerðar tegundir blágrænna baktería og Chloroflexi fundust í sýnunum. Firmicutes, Bacteroidetes og Chlorobi tegundir fundust einkum í sýnum sem tekin voru við lægri hitastig. Fornbakteríur sem fundust í sýnunum dreifðust á tvo stærstu hópa fornbaktería þ.e. Crenarcheota og Euryarchaeota. Líffræðilegur fjölbreytileiki baktería og fornbaktería í sýnunum var oftast á bilinu Nt/Nmax= 1,0‐3,0 sem er dæmigert fyrir jaðarvistkerfi. Í nokkrum tilvikum var hann hærri, einkum í sýnum þar sem hitastig var tiltölulega lágt og því lífvænlegra fyrir fleiri tegundir.   Sjö bakteríutegundir voru ræktaðar úr sýnunum, þar af ein ný tegund af ættkvísl Sediminibacter af fylkingu Bacteroidetes. Nokkrar Thermus tegundir voru ræktaðar, m.a. T.islandicus sem er einlend á Íslandi. Proteobakteríurnar Thermomonas hydrothermalis og Tepidimonas ignava voru einnig ræktaðar upp úr nokkrum sýnum og hitakæra Firmicutes tegundin Anoxybacillus kualawohkensis.

Samples were taken from the geothermal area east of Eggja in Vonarskarð. A total of 32 samples were collected from different sites at various temperature and pH values. The concentration of 72 elements were estimated in water samples. Species composition of Bacteria and Archaea was estimated using molecular methods. A total of 1052 16S rRNA gene sequences belonging to 23 bacterial phyla were detected. Roughly 50 novel bacterial species were found of which 11 represent new genera. Ten novel archaeal species were found, five of which represent new genera. Species belonging to the autotrophic phylum of Aquificae dominated many samples. Species of different subphyla of Proteobacteria were also represented in high ratios in the samples, both described    and novel species. Common species of Cyanobacteria and Chloroflexi were also detected. Species of the Firmicutes, Bacteroidetes and Chlorobi phyla were common in samples taken at lower temperatures. Archaeal species in the samples belonged to both Crenarchaeota and Euryarchaeota. The calculated biodiversity index for bacteria and archaea in the samples was 1,0‐3,0 which is in concordance with values obtained for extreme ecosystems. It was higher in a few samples which were taken at lower temperatures and thus represent habitats acceptable for more diverse organisms. Seven bacterial species were isolated from the samples. One of these represents a novel species of the genus Sediminibacter within the phylum of Bacteroidetes. Several Thermus species were cultivated, i.e. T.islandicus which has so far only been found in Iceland. The Proteobacteria species Themomonas hydrothermalis and Tepidimonas ignava were also isolated as well as a thermophilic Firmicutes species, Anoxybacillus kualawohkensis.

See full report
Categories
Reports

Lífríki í kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi / Microbial ecology of calcium rich hot springs at Ölkelduháls geothermal area

Author(s):

Sólveig K. Pétursdóttir, Snædís Björnsdóttir, Alexandra Klonowski, Sólveig Ólafsdóttir, Guðmundur Óli Hreggviðsson

Funded by:

Umhverfis- og orkurannsóknasjóður OR / The Environmental and Energy Research Fund of Orkuveita Reykjavíkur

Contact

Alexandra María Klonowski

Project Manager

alex@matis.is

Lífríki í kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi / Microbial ecology of calcium rich hot springs at Ölkelduháls geothermal area

Vistfræði kalkríkra hvera er lítt rannsökuð. Þessi rannsókn fól í sér að greina lífríki í kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi og meta hvort það hefði sérstöðu miðað við lífríki annarra hvera á sama svæði með sama hita- og sýrustig. Bakteríur voru einangraðar úr hverasýnum með hefðbundnum ræktunaraðferðum. Erfðagreiningaraðferðir voru notaðar til að greina tegundasamsetningu. Allmargar tegundir sem fundust í sýnum úr kalkríkum hverum finnast einnig í öðrum hverum. Það vekur þó athygli að tegundir innan Aquificae fylkingarinnar fundust ekki í sýnunum en þær eru þó afar algengar í hverum og víða ríkjandi. Frumefnamælingar sýndu mun á styrk brennisteins, járns, kolefnis og arsens í kalkríku vatni og öðru hveravatni sem kann að vera skýring á þessu. Með ræktunaraðferðum greindust einkum þekktar bakteríutegundir af Thermus og Bacillus ættkvíslum. Ein ný tegund af Meiothermus ættkvísl var einangruð. Með erfðagreiningaraðferðum náðust 195 raunbakteríuklónar úr kalkríkum hverum sem flokkuðust í 60 tegundir miðað við 98% skyldleika. Þessar 60 tegundir dreifast á níu fylkingar. Tegundirnar sem fundust í sýnunum voru þær sömu milli hvera, en einnig einstakar fyrir sýnið sem þær komu úr. Engar fornbakteríur fundust í sýnunum. Líffræðilegur fjölbreytileiki í sýnum úr kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi var ívið hærri en sambærileg gildi úr vatnshverum með svipaða eiginleika á sama svæði. Hátt hlutfall óþekktra tegunda og ættkvísla í sýnum sem tekin voru í kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi vekur athygli. Af 60 tegundum sem alls fundust í sýnunum fannst nægilega náinn ættingi sömu tegundar í 25 tilvikum. Hinar 35 tegundirnar voru það fjarskyldar nánasta ættingja að ekki tókst að flokka þær nema til ættkvísla, ættbálka, ætta eða fjölskyldna. Vistkerfi í kalkríkum hverum á Ölkelduhálsi verður því að teljast afar sérstakt.

The ecology of calcium rich hot springs is not well documented. In this study an attempt was made to estimate if microbial species composition in calcium rich hot springs in Ölkelduháls in Iceland was special compared to species composition in other hot springs with similar temperature and pH in the same geothermal area. Isolation methods as well as culture independent methods were used to analyse species composition in the samples. Many species found in the calcium rich hot springs are also found in other hot springs. It is noteworthy that Aquificae species were totally absent in samples from calcium rich hot springs, but these species were abundant and dominating in other hot spring samples. Elemental analysis of hot spring water revealed a difference in the concentration of sulphur, iron, carbon and arsenate between calcium rich hot springs and other hot springs in the area. Known species of Thermus and Bacillus genera were isolated from the samples. A novel Meiothermus species was isolated. Approximately 60 species belonging to nine phyla were identified in the samples using culture independent methods. The species identified in the calcium rich samples were identical between samples but also unique for the sample investigated. No archaea were detected in the samples. Biodiversity calculated for the samples from calcium rich hot springs was slightly higher than in samples from other hot springs. A high ratio of unknown species and genera in the samples from calcium rich hot springs in Ölkelduháls is remarkable. Of the total of 60 species identified only 25 had a close relative from the same species according to Genbank. The remaining 35 species were only distantly related to their closest relative and could only be classified to genera, families, orders or classes. Thus, the ecology of calcium rich hot springs appears to be quite unique.

See full report
Categories
Reports

Lífríki í hverum í Krísuvík og Gunnuhver á Reykjanesi: Rannsókn unnin vegna Rammaáætlunar um nýtingu á jarðvarma á háhitasvæðum

Author(s):

Sólveig K. Pétursdóttir, Sólveig Ólafsdóttir, Steinunn Magnúsdóttir, Guðmundur Óli Hreggviðsson

Contact

Steinunn Ásbjörg Magnúsdóttir

Researcher

steinunn.magnusdottir@matis.is

Lífríki í hverum í Krísuvík og Gunnuhver á Reykjanesi: Rannsókn unnin vegna Rammaáætlunar um nýtingu á jarðvarma á háhitasvæðum

Þessi rannsókn á lífríki í hverum á Krísuvíkursvæðinu er þriðja lífríkisúttektin sem framkvæmd er innan Rammaáætlunar, en þær tvær fyrri fjölluðu um lífríki í hverum á Hengilssvæðinu og á Torfajökulssvæðinu.

Áhersla var einkum lögð á hverasvæðið í Seltúni þar sem sýnataka var sameiginleg með jarðefnafræðingum Jarðvísindastofnunar sem var fyrsta skref í þverfaglegri nálgun á viðfangsefninu sem vonir eru bundnar við, en er þó enn á frumstigi. Önnur svæði sem reynt var að kanna voru hverir við Austurengjahver og svæðið við Gunnuhver á Reykjanesi. Hitastig í hverunum í Seltúni var á bilinu 53-93°C og ennfremur er greint frá einu jarðvegssýni sem tekið var við lægra hitastig eða 34°C. Sýrustig í hverunum í Seltúni var á bilinu pH 2,5-6. Hitastig í hverunum við Austurengjahver var á bilinu 50-75°C og sýrustig pH 2,4 – 4,3. Hitastig í hverunum við Gunnuhver mældust á bilinu 70-90°C og sýrustig pH 3,8 – 4,2. Alls voru tekin þrettán sýni á ofangreindum svæðum og tókst að einangra DNA úr sjö þeirra. Ekki tókst að ná DNA úr sýnunum við Austurengjahver. Kjarnsýrumögnun á 16S rRNA sem er tegundagreinandi gen dreifkjörnunga tókst á sex sýnum. Mögnun fékkst úr öllum þessum sýnum með sérvirkum raunbakteríuvísum, en þremur með fornbakteríuvísum.

Alls fengust 304 raðgreiningar á raunbakteríutegundum á svæðinu sem kennt er við Seltún. Þessar tegundir dreifast á 26 tegundir sem dreifast aftur á 10 fylkingar. Frumbjarga tegundir Aquificeae fylkingarinnar hýsa rúmlega 80% raðgreininganna og teljast því ríkjandi í þessum sýnum og eru frumframleiðendur í vistkerfi hveranna. Fimm tegundir innan þessarar fylkingar fundust í sýnunum úr Seltúni. Aðrar tegundi greinast aðallega til mismunandi hópa Proteobaktería (13%) en þær eru afar sundurleitur hópur. Aðrar tegundir sem fundust eru fámennar og skipta hér minna máli. Alls fékkst 81 raðgreining fornabakteríutegunda af Seltúnssvæðinu. Flestar þeirra eða rúm 90% flokkast til Thermoplasmatales innan fylkingar Euryarchaeota, en þetta er hita- og sýrukær tegund. Aðrar fornbakteríur í sýnunum í Seltúni flokkast til Chrenarchaeota fylkingarinnar flestar til ættar Desulfurococcales.

Alls fengust 56 raunbakteríuraðgreiningar úr hverunum við Gunnuhver. Langflestar þeirra (um 70%) flokkast til frumbjarga fylkingar Aquificeae, en um 30% til mismunandi hópa Proteobaktería. Fornbakteríur í Gunnuhver eru einsleitar þar sem þær eru allar af ætt Sulfolobales sem er afar hitaog sýrukær hópur. 1 Í heild má segja að svæðið við Seltún sýni dæmigert mynstur jaðarvistkerfis þar sem ein tegund er ríkjandi og aðrar tegundir dreifist á ýmsar fylkingar. Útreiknaður líffræðilegur fjölbreytileiki í sýnunum var tiltölulega lágur eða á bilinu 1,0-2,0. Til samanburðar má geta þess að sami stuðull útreiknaður fyrir sýni af Torfajökulssvæðinu og á Ölkelduhálsi var á bilinu 1,1-4,7. Umhverfisaðstæður hita- og sýrustigs í Seltúni og í Gunnuhver eru ekki á jaðrinum, heldur er líklegt að efni og efnasambönd í hverunum og leirinn geti haft áhrif á fjölbreytileika lífríkisins, þ.e. hvaða tegundir fá þrifist og hverjar ekki.

Sjaldgæfar tegundir sem áttu einungis fjarskylda ættingja í Genbank fundust m.a. í Seltúnssýnunum. Þarna er þó í flestum tilvikum aðeins um 1-2 fulltrúa viðkomandi tegundar að ræða. Þessar fjarskyldu tegundi flokkuðust allflestar undir fylkingar Proteobaktería og Acidobaktería.

Matís – Prokaria mun að öllum líkindum halda áfram að vinna að sýnatöku og tegundagreiningum á Krísuvíkursvæðinu. Ætlunin er að taka þær niðurstöður með í lokasamantekt yfir lífríki í hverum á Íslandi á síðasta ári Rammaáætlunar.

See full report