Исследователи из Университета Аризоны (University of Arizona) получили новые фактические данные о том, как живые организмы колонизируют стерильные поверхности после извержений вулкана — процесс, который ранее был изучен крайне поверхностно. Работа показала, что даже свежие лавовые потоки, остывшие всего за несколько часов, быстро начинают заселяться микроскопическими формами жизни. Эти результаты помогут лучше понять ранние этапы формирования экосистем после катастрофических природных событий и дать новые ориентиры для изучения возможной обитаемости других планетных поверхностей.
Исследование на лавовых потоках вулкана Фаградальсфьядль
Учёные проводили полевые исследования в Исландии в окрестностях вулкана Fagradalsfjall, который неоднократно извергался в период с 2021 по 2023 год. При каждом извержении расплавленная лава покрывала окружающий ландшафт, создавая огромные участки новообразованной твёрдой лавы, ранее лишённые любых следов жизни.
Лава, извергаемая вулканом, достигает температуры свыше 2000 °F (около 1093 °C) и при контакте с воздухом быстро остывает и затвердевает. В таких условиях материал первоначально полностью стерилен и не содержит воды и питательных веществ, необходимых для нормального роста живых организмов.
Методика сбора и анализа данных
Команда под руководством аспиранта Натана Хэдленда (Nathan Hadland) систематически собирала образцы, включая:
- свежие лавовые породы, затвердевшие всего за несколько часов;
- атмосферные аэрозоли и частицы в воздухе;
- дождевая вода, контактировавшая с поверхностью лавы;
- почва и породы из прилегающих территорий.
Далее из собранных образцов выделяли ДНК и применяли статистическую обработку и методы машинного обучения для идентификации присутствующих микроорганизмов, их источников и динамики изменения состава сообществ.
Первые колонисты: как начинается заселение
Результаты показали, что микробы начинают заселять свежую лаву уже в первые месяцы после извержения. Первые доминирующими оказываются организмы, способные выдерживать крайне низкие уровни воды и питательных веществ — такие условия характерны для только что застывших лавовых потоков.
По словам исследователей, эти первичные колонисты отличаются способностью к выживанию в экстремально бедной среде. По мере того как поверхность лавы взаимодействует с атмосферой и погодными условиями, в неё добавляются новые жизненные формы из воздуха, дождевая вода приносит дополнительные микробы, а в последующие сезоны состав сообществ начинает стабилизироваться.
Роль дождевой воды в формировании микробных сообществ
Одним из ключевых выводов исследования стала роль дождевой воды в развитии микробных сообществ. На ранних этапах заселение происходит преимущественно за счёт аэрозолей и переноса частиц с окружающей почвы, но уже после первого зимнего периода основная часть микроорганизмов в образцах стала поступать с дождевой водой.
Учёные подчёркивают, что дождевая вода не является стерильной — она содержит микробы как свободно плавающие, так и связанные с частицами пыли в атмосфере, которые могут действовать как центры конденсации облаков. Эти комплексные процессы способствуют переносу и оседанию живых форм на поверхности лавы.
Динамика биоразнообразия и сезонные изменения
Исследование также показало, что биоразнообразие на поверхности лавы изменяется циклически в зависимости от сезона:
- в первый год после извержения разнообразие микробных сообществ увеличивается;
- после первого зимнего периода наблюдается резкое снижение видового разнообразия, вероятно под влиянием сезонных факторов окружающей среды;
- с каждым последующим годом разнообразие стабилизируется и укрепляется, формируя устойчивые микробные сообщества.
Эта закономерность указывает на постепенный переход от первичного заселения к более устойчивой форме микробной экосистемы.
Почему исследование важно
Работа учёных Университета Аризоны представляет собой первое глубокое изучение первичной микробной сукцессии — заселения абсолютно нового, ранее незанятого геологического субстрата микроорганизмами с самого начала его формирования. В отличие от предыдущих исследований, где образцы брались спустя месяцы после событий, в этом проекте анализ велся сразу после остывания лавы, а последовательность наблюдений повторялась трижды на протяжении трёх лет.
Экологические и астрофизические аспекты
Понимание механизмов, с помощью которых жизнь начинает развиваться в экстремальных средах, важно не только для земной экологии, но и для изучения потенциала обитаемости на других планетах — например, на Марсе, где в прошлом существовали вулканические пласты лавы и возможные временные источники энергии и воды.
Такие данные могут помочь учёным лучше определить, какие следы микробной жизни необходимо искать в геологически молодых или бывших вулканических областях на других небесных телах с точки зрения астробиологии.
Заключение
Результаты исследования показывают, что даже в одних из самых суровых условий на Земле — на только что остывших лавовых потоках — микробные сообщества образуются уже в первые месяцы после формирования поверхности, развиваясь и стабилизируясь по мере воздействия атмосферных и сезонных факторов.
Это фактически первый подробный анализ микроэкологической колонизации нового геологического субстрата с использованием прямых и последовательных измерений в природных условиях.
Источники:
Статья создана по материалам https://phys.org/news/2025-12-life-lava-microbes-colonize-habitats.html
