Sinice a doprovodná bakteriální konzorcia v horninovém prostředí

Bc. Klára Kučerová Charvátová

Master's thesis

Cyanobacterium and accompanied bacterial consortium in the rock environment

Abstract:

Diplomová práce „Sinice a doprovodná bakteriální konsorcia v horninovém prostředí“ se zabývá mírou intenzity působení mikrobioty na horninový systém a interakcí mikrobioty, fluida a horniny. Experimentálně byly studovány sedimentární horniny (vápence, pískovce, jílovec, prachovec a droba), které byly uloženy po dobu jednoho měsíce až 5-ti týdnů v říčním (experimenty Svratka – Modřice, rok 2003 a Svratka – Chrlice, rok 2004) nebo laboratorním prostředí (Belgie, Brno, rok 2005). Během této doby mohla působit na horninové vzorky přítomná mikrobiota (v případě laboratorního pokusu to byla sinice Nostoc). Všechny tři provedené experimenty doložili mikrobiální aktivitu v horninách. Tato série experimentů poskytla data o přítomnosti mikrobioty v horninách, hloubce jejich penetrace do horninových substrátů a změně v chemickém a izotopovém složení hornin, které bylo částečně ovlivněno osídlením bakteriálními společenstvy. Pomocí fluorescenční mikroskopie byla prokázána mikrovrtná aktivita mikrobioty zasahující průměrně do hloubek 50 – 100 μm (max. až několik mm) pod povrch studovaných hornin. Mikrovrtná činnost byla zjištěna nejčastěji v relativně měkkých pórovitých horninách (křemitý jílovec a pískovce), spíše než v tvrdých nepórovitých horninách (vápence). Pokud byly osidlovány vápence, pak mikroorganismy využívaly zejména poruchy, hranice zrn a póry. Zejména ve vzorku křemitého jílovce z Rudic, který byl použit v Modřickém a Chrlickém říčním experimentu a také v laboratorních podmínkách, došlo k nárůstu obsahu organické hmoty způsobenou mikrobiální činností. V laboratorním experimentu se kromě jílovce ukazály jako vhodným prostředím pro činnost mikrobioty pískovce. Vzorky vápenců se neosvědčily jako vhodné prostředí pro osídlení mikrobiotou. Během provedených experimentů byly doloženy nárůsty obsahu P, Fe, Mg a REE (Chrlice a Modřice) a C, Zn, Cu a REE v horninách (laboratorní experiment), spojené nejspíše s činností mikrobioty. Ve fluidním prostředí byl během laboratorního pokusu zjištěn pokles obsahu Si, K a Mg, který byl pravděpodobně způsoben činností mikrobioty. Provedené experimenty potvrzují invazivní charakter mikrobiálních společenstev v hornině a naznačují jejich podíl na formování stavby a chemického složení sedimentárních hornin.

Abstract:

Diploma thesis „Cyanobacteria and accompanied microbial assemblages in the rock environment„ is concentrated on the intensity factor of the microbial influence to the rock system and the topic is also concentrated with the interaction between microbiota, fluidum and the rock. There has been studied sedimentary rocks (limestone, sandstone, claystone, siltstone and greywacke). These substrates were exposed for a period of 4 – 5 weeks in the river environment (experiments Svratka – Modřice, year 2003 and Svratka – Chrlice, year 2004) as well as in the laboratory conditions (Belgium, year 2005). During this period was present microbiota attacking rock samples (in the laboratory environment was present cyanobacteria Nostoc). All of these experiments documented microbial activity in the rock system. Series of these experiments provided data about the present of microbiota in the rock system, about the depth of penetration into the rock structure and about the changes of the chemical and isotopic composition of the rock partly influenced by the colonisation of microbial assemblages. Via fluorescence microscopy there was proved microboring microbial activity intervening approximately 50 – 100 μm depth (max. few mm) under the rock surface. Microboring activity was detected mostly in relatively soft porous sediments (Si claystone and sandstone). In hard non-porous rocks such as limestone was not detected such a high presence of microboring activity. If there was penetration into a limestone, than microorganisms were using namely failures, grain boundary and porous parts of the rock. There was detected the growth of organic matter caused by microbial activity namely in the Si claystone from Rudice. This sample was used in Modřice and Chrlice river experiments as well as in the laboratory medium. In the laboratory experiment there was proved besides claystone to be as a proper environment for the microbial attack also sandstone. Limestone samples were unworkable like a appropriate environment for the micriobial colonisation. During the experiments there were proved growing volumes of P, Fe, Mg and REE (Chrlice a Modřice experiments) and C, Zn, Cu and REE in the clastic rocks (laboratory experiment) influenced probably by the activity of microbiota. During the laboratory experiment there was proved decrease of Si, K and Mg content caused also probably by microbial activity. Performed experiments confirmate invasive character of microbial community into the rock system and indicate their participation on the reforming of the structure and chemical composition of the sedimentary rocks.

Keywords

sinice, Nostoc, interakce Cyanobacterium, interaction

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 10. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 13. 6. 2013
• Supervisor: Doc.RNDr. Jindřich Hladil, DrSc.
• Reader: prof. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Geology / Geology