Značaj i uloga terestričnih cijanobakterija u semi-aridnim sredinama

Abstract

Dezertifikacija i degradacija lesnih površina predstavljaju značajne ekološke probleme koji uzrokuju zdravstvene i socijalno-ekonomskeprobleme širom sveta. Uobičajeno korišćene metode za obnavljanjedegradiranih površina umerenih regiona pokazale su se neprikladnim za primenu u aridnim i semi-aridnim uslovima životne sredine, poput onih prisustnih u lesnim regionima i područjima zahvaćenim dezertifikacijom. Cilj ove disertacije je bio da se istraži fundamentalna i praktična uloga cijanobakterija u semi-aridnim sredinama, uključujući njihov značaj u formiranju lesa i potencijal u obnavljanju oštećenih lesnih površina kroz potpomognuti razvoj bioloških lesnih pokorica. Cijanobakterijski sojevi su izolovani iz bioloških lesnih pokorica iz Srbije, Kine i Irana i analizirani na sledeće osobine: produkciju biomase, produkciju polisaharida,produkciju UV zaštitnih pigmenata i toksičnost. Nakon toga,procenjen je potencijal odabranih sojeva srpskog porekla u razvoju bioloških pokorica i proučeni su mehanizmi stabilizacije lesnog sedimenta u posebno dizajniranoj komori koja simulira semi-aridne uslove. Istraživanje se sastojalo od analize akumuliranih pigmenata,mikroskopskog ispitivanja, granulometrijskih analiza i simulacijeerozije vetrom. Ova studija je potvrdila potencijal izolovanih sojeva cijanobakterija u uspostavljanju bioloških pokorica na lesu i područjima zahvaćenih dezertifikacijom. Opisana je interakcija izolovanih cijanobakterijskih sojeva sa česticama u formiranju bioloških pokorica, kao i uloga sojeva u imobilizaciji i stabilizaciji čestica i stvaranju veštačkog kompaktnog lesnog sedimenta. Predloženi model obnove degradiranih lesnih površina i područja zahvaćenih dezertifikacijom sastoji se od niza aktivnosti razvijenih u okviru ove studije. Ova disertacija predstavlja važan korak u eksperimentalnom opisivanju biogenog porekla lesnog sedimenta (pored uključenih eolskih procesa), i na taj način u razvoju BLOCDUST hipoteze prema teoriji.

Desertification and loess sediment degradation are significant environmental problems causing health and socioeconomic problems worldwide. Commonly used methods for restoration of degraded lands in temperate regions seem unsuitable for use in arid and semi-arid environmental conditions, such as those present in loess regions and areas affected by desertification. This study aims to investigate the fundamental and practica l role of cyanobacteria in semi-arid environmental conditions including their significance in loess formation and the potential for restoration of exposed loess surfaces through assisted development of biological loess crusts.Cyanobacterial strains were isolated from biological loess crusts from Serbia,China, and Iran and screened for biomass production, polysaccharide production, production of UV-protective pigments, as well as toxicity.Thereafter, a selected mixture of cyanobacterial strains of Serbian origin was assessed in assisted development of biocrusts and the mechanisms of loess stabilization were studied in a specially designed chamber simulating semiarid environmental conditions. The investigation consisted of analysis of pigment accumulation, microscopic examination, granulometric analyses, and simulation of wind erosion. This study confirmed the potential of isolated yanobacterial strains in establishment of biological crusts on loess and areas affected by desertification. Interaction of isolated cyanobacterial strains with particles in biocrust formation, role of the strains in particle immobilization and stabilization, and creation of artificial compact loess sediment were described. The proposed model of restoration of exposed loess surfaces and areas affected by desertification consists of a sequence of activities developed within this study. This study represents an important step in experimentally describing the biogenic origin of loess sediment (besides the aeolian processes involved) and thus developing the BLOCDUST hypothesis towards a theory.