Categories
Reports

Lífríki í hverum á háhitasvæðum á Íslandi. Heildarsamantekt unnin vegna Rammaáætlunar. Lokaskýrsla

Author(s):

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

Contact

Guðmundur Óli Hreggviðsson

Strategic Researcher

gudmundo@matis.is

Lífríki í hverum á háhitasvæðum á Íslandi. Heildarsamantekt unnin vegna Rammaáætlunar. Lokaskýrsla

Rannsóknir voru gerðar á lífríki í hverum á fimm háhitasvæðum á Íslandi á vegum Rammaáætlunar árin 2004‐2009. Markmiðið var að svara spurningum um hve mikill og hvers eðlis breytileikinn er í örveruflóru milli háhitasvæða á Íslandi sem rannsökuð voru einkum m.t.t. fjölbreytni og fágætra hópa. Í þessari skýrslu eru dregnar saman niðurstöður sem fengust úr  ofangreindum rannsóknum. Svæðin sem voru til skoðunar voru Hengilssvæði, Torfajökulssvæði, Krafla / Námafjall, Krísuvík og Vonarskarð. Ennfremur vour niðurstöður úr sambærilegri rannsókn sem gerð var vegna umhverfismats á jarðhitasvæðunum á Þeistareykjum og í Gjástykki höfð með í þessari samantekt. Alls voru tekin 115 sýni á svæðunum sex og tókst að greina tegundasamsetningu í 80 þeirra. Tegundagreinandi gen baktería og fornbaktería í DNA úr sýnunum voru mögnuð upp og raðgreind. Raðirnar voru flokkaðar eftir skyldleika og greindar til tegunda eða ættkvísla með samanburði við sambærilegar raðir í Genbank. Alls tókst að greina 4424 bakteríuraðir og 1006 fornbakteríuraðir úr sýnunum. Dreifing baktería og fornbaktería í sýnunum var könnuð og kom í ljós að 16 bakteríufylkingar fundust á allflestum svæðunum og voru tegundir af fylkingu Aquificae algengastar, enda oft frumframleiðendur í hverum. Tegundir af fylkingum β‐  og γ‐proteobaktería og Deinococcus – Thermus fundust einnig í umtalsverðum mæli   á öllum svæðum nema í Krísuvík. Ennfremur fundust nokkrar aðrar fylkingar á stökum svæðum. Innan fornbaktería fundust Crenarcheota tegundir á öllum svæðunum, Euryarchaeota tegundir fundust í Vonarskarði og á Þeistareykjum, Thaumarchaeota fannst í Vonarskarði og í Kröflu / Námafjalli og Nanoarchaeota á Torfajökulssvæðinu. Útreikningar á líffræðilegum fjölbreytileika (H) örvera á svæðunum sex sýndu að Kröflusvæðið væri fjölbreyttast, þá Torfajökull, síðan Vonarskarð, Þeistareykir, Hengill og að lokum Krísuvík. Mat á líffræðilegum fjölbreytileika með útreikningi á söfnunarkúrfum studdi þessa niðurstöðu í meginatriðum. Líffræðileg sérstaða var metin á grundvelli fágætra tegunda m.v.  ≤96% samsvörun við nánasta ættingja í Genbank. Alls fundust 74 fágætar tegundir eða ættkvíslir í sýnunum og virtust þær að langmestu leyti svæðisbundnar og ekki ólíklegt að einhverjar þeirra séu einlendar. Flestar nýjar tegundir eða ættkvíslir fundust á Torfajökulssvæðinu. Vonarskarð, Krafla / Námafjall og Þeistareykir voru með nokkru færri fágætar tegundir eða ættkvíslir. Nýjar ættkvíslir fundust einnig á Hengilssvæðinu, en ekki í sama mæli og í hinum fyrrnefndu.

Culture independent methods were used to study the microbial composition of hot springs in five geothermal areas in Iceland in 2004‐2009. The aim was to answer questions on the degree of biodiversity and to what extend the species found were unique to the sites investigated. In this report the site specific research results were combined and compared. The geothermal sites investigated were the Hengill area, the Torfajökull area, the Krafla / Námafjall area, Krísuvík and Vonarskarð. Results from a similar research from an environmental assessment of the geothermal areas of Þeistareykir and Gjástykki were also used.   A total of 115 samples were collected from the six geothermal areas and the microbial species composition was estimated in 80 of them. The 16S rRNA genes were amplified from DNA from the samples and partially sequenced. The obtained sequences were classified and identified to the species or genus level by comparison to similar sequences in Genbank. The total of 4424 bacterial sequences and 1006 archaeal sequences were analysed. The distribution of bacterial and archaeal phyla of the samples was investigated and revealed that 16 bacterial phyla were represented in all areas. Also, that the phylum of the primary producers of hot springs  ‐ Aquificae  ‐ was dominating. Species belonging to β‐ and γ‐proteobacteraa and Deinococcus – Thermus were also found in considderable amounts in all areas except Krísuvík. Several bacterial phyla were only found at one or two geothermal areas.   Species belonging to Crenarchaeota were found in all six areas, Euryarchaeota were found in Vonarskarð and Þeistareykir, Thaumarchaeota was found in Vonarskarð as well as  in the Krafla /Námafjall area and Nanoarchaeota in the Torfajökull area. Calculation of the biodiversity index (H) of microbial species of    the six geothermal areas revealed that the index for the Krafla / Námafjall area was highest, then Torfajökull, Vonarskarð, Þeistareykir, Hengill and finally Krísuvík. The estimate of biodiversity based on Rarefaction curves confirmed the results. The estimation of uniqueness of the areas was based on the number of novel species found using ≤96% similarity to closest relative in Genbank as the cutoff value. The total of 74 novel species or genera were found in the samples most of which were only found in one or at most two areas. Most of these were from the Torfajökull area. A considerable number of novel species were also found in Vonarskarð, Námafjall and Þeistareykir. Novel species or genera were also found in the Hengill geothermal area.

See full report
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