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 hverum við Kröflu og Námafjall

Author(s):

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

Funded by:

Orkustofnun vegna Rammaáætlunar / National Energy Authority

Contact

Guðmundur Óli Hreggviðsson

Strategic Researcher

gudmundo@matis.is

Lífríki í hverum við Kröflu og Námafjall

Þessi rannsókn á lífríki í hverum á hverasvæðunum við Kröflu og Námafjall er fjórði áfangi verkefnisins um lífríki á hverasvæðum á Íslandi sem er hluti af Rammaáætlun um nýtingu á vatnsafli og jarðvarma á háhitasvæðum. Þegar hefur verið skilað niðurstöðum úr sambærilegum rannsóknum á Hengilssvæði (2005), Torfajökulssvæði (2006) og Krísuvík (2007). Alls voru tekin um 20 sýni af vökva, jarðvegi eða lífmassa og tókst að greina tegundasamsetningu í 13 þeirra með hlutaraðgreiningu á 16S rRNA. Ríkjandi tegundir í Kröflusýnum voru frumbjarga og efnatillífandi af fylkingum Aquificae og β-Proteobaktería. Sýni úr Jarðbaðshólum voru fjölbreyttari og greindust til fylkinga Actinobacteria, Acidobacteria, Firmicutes, ljóstillífandi Cyanobacteria og Deinococcus-Thermus. Í ljósi þess hve gerð sýna og sýnatökustaðir voru fjölbreyttir kom ekki á óvart að tegundasamsetning væri mismunandi. Flestar tegundir sem fundust er einnig að finna á öðrum hverasvæðum í heiminum. Nýjar bakteríutegundir fundust í nokkrum sýnum, m.a. frumbjarga Hydrogenobacter tegund í sýni úr afrennsli frá skiljustöð við Kröflu. Ennfremur fundust tvær nýjar tegundir β-Proteobaktería. Þrjár nýjar tegundir γProteobaktería fundust, ein í Grjótagjá, önnur í jarðvegssýni við gufuauga í Jarðbaðshólum og sú þriðja í afrennslislæk í Kröflu. Ný tegund af Meiothermus ættkvísl fannst í Jarðbaðshólum og að lokum ein fjarskyld (92%) Thermus tegund. Einn stofn náskyldur (≥98%) tegundinni Thermus aquaticus fannst í sýni af Kröflusvæðinu, en þessi tegund hefur verið talin einlend í Bandaríkjunum. Líffræðilegur fjölbreytileiki í sýnunum var áætlaður á bilinu 1,0 – 5,8 á skalanum 1-10, en algengt er að gildið sé á bilinu 1-2 í sýnum úr jaðarvistkerfum þar sem umhverfisálag er mikið. Gildið var afar lágt í nokkrum sýnum í rannsókninni, eða 1,04 í jarðvegssýni úr Suðurhlíðum Kröflu, 1,2 í vökvasýni úr afrennslislæk í Kröflu, 1,0 í leirhver við Víti og 1,1 í vökvasýni úr Bláa lóninu í Bjarnarflagi. Líffræðilegur fjölbreytileiki var talsvert hærri í sýnum úr Grjótagjá (3,4) og Jarðbaðshólum (4,8-5,2) sem kemur ekki á óvart þar sem umhverfisaðstæður voru hagstæðari fleiri tegundum. Vatnssýni úr hverum voru skönnuð fyrir 72 frumefnum (ICP_MS). Vonir eru bundnar við að í framtíðinni verði hægt að tengja saman frumefnamælingar við niðurstöður úr tegundasamsetningu í sýnum.

This project on microbial diversity in hot springs in the Krafla and Namafjall geothermal areas is within the Framework of Utilization of Geothermal power of high temperature geothermal areas in Iceland. Other areas studied so far are the Hengill area (2005), Torfajökull area (2006) and Krísuvik area (2007). Twenty samples were taken from liquid, soil or biomass. Partial sequencing of 16S rRNA genes from the samples was used to estimate species composition in the samples. Species composition was estimated in 13 samples. Dominating species within the Krafla samples were chemolithoautotrophic species of Aquificae and β-Proteobacteria phyla. In Jarðbaðshólar samples, the species were more diverse and belonged to the Actinobacteria, Acidobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria and Deinococcus-Thermus phyla. This was not surprising as sample types and sample sites were diverse in character. Most species found in this study were known from other geothermal areas in the world. Novel species were found in several samples: A chemolithoautotrophic Hydrogenobacter species was found in an effluent from the powerplant in Krafla. Two new species of β-Proteobacteria were also found in the samples. Three novel species of γ-Proteobacteria were found, one in Grjótagjá, one in Jarðbaðshólar and one in the Krafla effluent. A novel species of the genus of Meiothermus was found in Jarðbaðshólar. Finally one species, a distant (92%) relative of Thermus spp. A close (≥ 98%) relative of Thermus aquaticus was found in one sample from the Krafla area, but this species has hitherto been confined to the USA. A biodiversity index of the samples was calculated between 1,0-5,8, but a value of 1-2 is common in samples from extreme ecosystems were environmental pressure is high. This value was quite low in several samples i.e. 1,04 in a soil sample from the southern hills of Krafla, 1,2 in a liquid sample from the Krafla effluent, 1,0 in a geothermal mudsample from Víti and 1,1 from a liquid sample from the Blue Lagoon in Bjarnarflag. Calculated biodiversity index in samples from Grjótagja and Jarðbaðshólar was considerably higher which is not surprising as environmental conditions were favourable to a higher number of species. Water samples from hot springs were scanned semi quantitatively for 72 elements and analyzed with ICP-MS. In the future we hope to be able to connect data from element analysis to results of species composition.

See full report