Подземная жизнь в грунтовых водах северной Австралии

Под шоссе Стюарт в Северной территории Австралии, между Теннант-Криком и Кэтрин, находится Каменноугольный известняковый водоносный горизонт (Cambrian Limestone Aquifer). Его толщина — от 50 до 400 метров, а площадь — 570 000 км². В нём обитает стигофауна — животные, населяющие подземные воды, пещеры и некоторые поверхностные воды.

Стигофауна — индикатор здоровья подземных экосистем и играет ключевую роль в экологии подземных систем, включая круговорот питательных веществ. Эти организмы имеют уникальные биологические адаптации для жизни в темноте, в условиях низкого содержания кислорода и питательных веществ.

CSIRO изучает сообщества стигофауны в грунтовых водах бассейна Биталу (Beetaloo Sub-basin) в рамках проекта GISERA. Цель — понять их распределение, экологию и оценить уязвимость к наземной деятельности.

Изучение стигофауны в бассейне Биталу

Стигофауна делится на три группы:

• Стигоксены — случайно попадают в подземные воды.
• Стигофилы — обитают как в поверхностных, так и в подземных водах.
• Стигобиты — обитают исключительно в грунтовых водах.

Исследование CSIRO сосредоточено на стигобитных видах.

Учёные измерили качество воды и содержание питательных веществ в более чем 50 скважинах на сотнях квадратных километров. Организмы, включая стигофауну, были обнаружены с помощью экологической ДНК (eDNA), извлечённой из проб воды. Также стигофауну собирали сетями, а ДНК образцов дала информацию о потоке генов между популяциями в разных местах.

Водная среда в водоносном горизонте варьировалась от пресной до солёной, с очень низким уровнем растворённого кислорода. Содержание растворённого органического углерода также было низким, что указывает на его второстепенную роль в пищевой сети.

Стигофауна в основном встречалась в полостях известняка, которые оказались главным индикатором её присутствия.

Таксономия стигофауны

В сетевых пробах идентифицировали 7 различных таксономических групп стигофауны, обитающих только в грунтовых водах. Сообщество доминировали ракообразные (подтип Crustacea). Самые крупные и распространённые из них — креветки рода Parisia.

Также были обнаружены синкариды, цикопоиды, гарпактоиды и изоподы семейства Microparasellidae.

Микробные сообщества в скважинах различались и зависели от времени отбора проб, потоков грунтовых вод, связности водоносного горизонта и геохимических свойств. Эти микробы могут быть важны для поддержания стигофауны в бедных питательными веществами и углеродом экосистемах.

Подземная пищевая сеть

В подземных местообитаниях нет света. Здесь ключевую роль играют хемолитоавтотрофные бактерии. Они получают энергию за счёт химических реакций с неорганическими веществами, например, с горными породами.

Хемолитоавтотрофы критически важны для многих биогеохимических процессов (нитрификации, окисления метана, восстановления сульфатов, анаэробного окисления аммония), регулирующих циклы азота, углерода и серы. Они служат источником углерода и энергии для стигофауны.

Предыдущие исследования CSIRO подтверждают роль хемолитоавтотрофов в подземных местообитаниях Биталу. Эти микроорганизмы могут встречаться на глубине до 100 метров под поверхностью, поддерживая жизнь в экосистемах, лишённых солнечного света.

Потенциальные воздействия

Сообщества стигофауны чувствительны к деятельности человека:

• Понижение уровня грунтовых вод.
• Поступление питательных веществ или пестицидов.
• Химическое загрязнение.

Эти воздействия могут изменить физические характеристики среды обитания (качество воды, профиль питательных веществ), что повлияет на микробные сообщества, от которых зависит стигофауна. Это может привести к снижению разнообразия и численности стигофауны, угрожая здоровью этих скрытых экосистем.

Понимание экологии стигофауны и её требований к среде обитания необходимо для оценки рисков и защиты этих уникальных подземных сообществ.