Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus
The results of the isotopic composition studies (δ13С / δ15N) of phototrophic communities in the karst caves are presented. The caves were rangier by different physical-geographical regions: mountain taiga (Kungurskaya Ledyanaya cave) and mountain humid-subtropical forest (Akhshtyrskaya or Bolshaya...
| Main Authors: | , , , , , , , |
|---|---|
| Other Authors: | , |
| Format: | Article in Journal/Newspaper |
| Language: | Russian |
| Published: |
Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653 https://doi.org/10.31857/S2587556622050132 |
| id |
ftjiransg:oai:oai.sergeogr.elpub.ru:article/1653 |
|---|---|
| record_format |
openpolar |
| institution |
Open Polar |
| collection |
Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya |
| op_collection_id |
ftjiransg |
| language |
Russian |
| topic |
стабильные изотопы углерода и азота подземные карстовые геосистемы карстовые пещеры ламповая флора фототрофные сообщества органоминеральные взаимодействия почвоподобные тела солоиды subterranean karst geosystems karst caves lampenflora phototrophic communities biomineral interactions soil-like bodies soloids |
| spellingShingle |
стабильные изотопы углерода и азота подземные карстовые геосистемы карстовые пещеры ламповая флора фототрофные сообщества органоминеральные взаимодействия почвоподобные тела солоиды subterranean karst geosystems karst caves lampenflora phototrophic communities biomineral interactions soil-like bodies soloids S. M. Turchinskaia A. A. Semikolennykh S. E. Mazina E. P. Zazovskaya С. М. Турчинская А. А. Семиколенных С. Е. Мазина Э. П. Зазовская Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| topic_facet |
стабильные изотопы углерода и азота подземные карстовые геосистемы карстовые пещеры ламповая флора фототрофные сообщества органоминеральные взаимодействия почвоподобные тела солоиды subterranean karst geosystems karst caves lampenflora phototrophic communities biomineral interactions soil-like bodies soloids |
| description |
The results of the isotopic composition studies (δ13С / δ15N) of phototrophic communities in the karst caves are presented. The caves were rangier by different physical-geographical regions: mountain taiga (Kungurskaya Ledyanaya cave) and mountain humid-subtropical forest (Akhshtyrskaya or Bolshaya Kazchebrodskaya cave and Novoafonskaya cave named after G.Sh. Smyr). The fractionation of carbon and nitrogen stable isotopes were studied in the communities of phototrophic organisms of subterranean landscapes (lampenflora), as well as the influencing of one’s to the soil-like bodies (soloids) under these communities. That is discussed the difference of lampenflora phytomass isotopic composition in compare with terrestrial similar systematic and ecological groups of phototrophs towards enrichment with isotopes 12C and 14N. An increase of interests of light carbon and nitrogen isotopes was also noted for cave soloids in comparison with soils on the day surface. The ratio of carbon stable isotopes varies from –47.3 to –32.4‰ for subterranean ecosystems and from –35.5 to –26.8‰ for control samples (daylight surface). The isotopic composition of nitrogen shows a smaller variation from –8 to –1.8‰—in underground habitats, and from –3.5 to +2.0‰—on the surface. The hypothesis regarding the specifics of gas exchange in subterranean space and biological circulation of carbon dioxide in a semi-closed atmosphere was created. This hypothesis is confirmed by the trend of accumulation of the 12C isotope in lampenflora and soloids with distance from the cave entrance, which is due to the reduction of air circulation. The data of carbon and nitrogen isotope composition for the lampenflora and soloids from karst caves in the different physico-geographical zone are also generalized and systematized in this work, there is a geographical trend, but it is necessary to increase the number of studied objects from different natural zones to confirm this conclusion. Обобщены результаты исследований изотопного состава (δ13С и δ15N) ... |
| author2 |
The article is an output of an assignment theme of IGRAS no. FMGE-2019-0006 (processing and analysis of field material). The authors are sincerely grateful to Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences A.V. Tiunov for his help in measurements and valuable recommendations at all stages of the study. Исследование выполнено в рамках темы Государственного задания ИГРАН № FMGE-2019-0006 (обработка и анализ полевого материала). Авторы выражают искреннюю благодарность чл.- корр. РАН А.В. Тиунову за помощь в проведении измерений и ценные советы на всех этапах исследования. |
| format |
Article in Journal/Newspaper |
| author |
S. M. Turchinskaia A. A. Semikolennykh S. E. Mazina E. P. Zazovskaya С. М. Турчинская А. А. Семиколенных С. Е. Мазина Э. П. Зазовская |
| author_facet |
S. M. Turchinskaia A. A. Semikolennykh S. E. Mazina E. P. Zazovskaya С. М. Турчинская А. А. Семиколенных С. Е. Мазина Э. П. Зазовская |
| author_sort |
S. M. Turchinskaia |
| title |
Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| title_short |
Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| title_full |
Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| title_fullStr |
Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| title_full_unstemmed |
Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus |
| title_sort |
isotope composition of carbon and nitrogen in subterranean karst geosystems components: the case of excursion caves of cis-urals and the caucasus |
| publisher |
Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653 https://doi.org/10.31857/S2587556622050132 |
| genre |
taiga |
| genre_facet |
taiga |
| op_source |
Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya; Том 86, № 5 (2022); 715–730 Известия Российской академии наук. Серия географическая; Том 86, № 5 (2022); 715–730 2658-6975 2587-5566 |
| op_relation |
https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653/886 Андрейчук В.Н., Дрофеев Е.П. Антропогенный фактор и Кунгурская пещера // Кунгурская Ледяная пещера / ред. И.А. Лавров, Н.Г. Максимович, С.М. Блинов. М.: Пермь, 1995. Вып. 1. С. 85–99. Атлас пещер России / ред. А.Л. Шелепин, Б.А. Вахрушев, А.А. Гунько, А.С. Гусев, А.И. Прохоренко, Г.В. Самохин, А.Г. Филиппов, Е.А. Цурихин. М.: РГО, РСС, 2019. С. 681–695. Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. П.: Изд-во ПГУ, 1992. 200 с. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. С. 5–19. Мавлюдов Б.Р. Климатические системы пещер // Вопросы физической спелеологии. М.: МФТИ, 1994. С. 6–24. Мавлюдов Б.Р., Кудерина Т.М., Грабено Е.А., Медведев А.А., Экба Я.А. Климат Новоафонской пещеры // Спелеология и карстоведение / отв. ред. В.М. Котляков, Б.Р. Мавлюдов. Вопросы географии. Русское географическое общество. М.: Изд. дом Кодекс, 2018. Т. 147. С. 218–243. Мазина С.Е. Мохообразные и папоротники в составе ламповой флоры пещер // Юг России: экология, развитие. 2016. Т. 11. № 3. С. 140–150. Мазина С.Е., Концевова А.А., Юзбеков А.К. Фотосинтезирующие виды пещеры Новоафонская, развивающиеся в условиях искусственного освещения // Естественные и технические науки. 2015. Мазина С.Е., Семиколенных А.А. Формирование почвоподобных тел на участках искусственного освещения в пещерах: Сб. материалов Международ. науч. конф. “Роль почв в биосфере и жизни человека”, посвященной 100-летию со дня рождения академика Г.В. Добровольского. Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, 5–7 октября 2015 г. С. 205–206. Моргун Е.Г., Ковда И.В., Рысков Я.Г., Олейник С.А. Возможности и проблемы использования методов геохимии стабильных изотопов углерода в почвенных исследованиях // Почвоведение. 2008. № 3. С. 299–310. Семиколенных А.А. Микробиология пещер: история вопроса; задачи; типология пещерных местообитаний и микробных сообществ; ключевые проблемы: Материалы 1-й Общерос. науч.-практ. конф. “Проблемы экологии и охраны пещер: теоретические и прикладные аспекты”: Сб. науч. тр. Красноярск, 2002. С. 30–40. Семиколенных А.А., Таргульян В.О. Почвоподобные тела автохемолитотрофных экосистем пещер хребта Кугитангтау (Восточный Туркменистан) // Почвоведение. М.: Изд-во Наука, 2010. № 6. С. 658–672. Тиунов А.В. Стабильные изотопы углерода и азота в почвенно-экологических исследованиях // Изв. РАН. Сер. Биологическая. 2007. № 4. С. 475–489. Тиунов А.В., Семенина Е.Э., Александрова А.В. Изотопный состав (13C/12С и 15N/14N) почвы, растительности, растительных остатков и сапротрофных подстилочных грибов. Структура и функции почвенного населения тропического муссонного леса (национальный парк Кат Тьен, Южный Вьетнам) / ред. А.В. Тиунов. М.: Тов-во научных изданий КМК, 2011. 277 с. Шарипова М.Ю., Абдуллин Ш.Р. Альгофлора пещеры Шульган-Таш // Ботанич. журн. 2006. Т. 91. № 4. С. 546–555. Albertano P. Cyanobacterial biofilms in monuments and caves. In Ecology of Cyanobacteria II: Their diversity in Space and Time / B.A. Whitton (Ed.). Springer, Dor-drecht, 2012. P. 317–343. https://doi.org/10.1007/978-94-007-3855-3_11 Albertano P., Bruno L., Bellezza S. New strategies for the monitoring and control of cyanobacterial films on valuable lithic faces // Plant Biosys. 2005. Vol. 139. № 3. November. P. 311–322. https://doi.org/10.1080/11263500500342256 Barton H.A., Taylor M.R., Pace N.R. Molecular phylogenetic analysis of a bacterial community in an oligotrophic cave environment // Geomicrobiol. J. 2004. Vol. 21:1. P. 11–20. https://doi.org/10.1080/01490450490253428 Brooks J.R., Flanagan L.B., Buchmann N., Ehleringer J.R. Carbon isotope composition of boreal plants: functional grouping of life forms // Oecologia. 1997. Vol. 110. № 3. P. 301–311. Chen Y., Wu L., Boden R., Hillebrand A., Kumaresan D., Moussard H., Baciu M., Lu Y., Murrell J.C. Life without light: microbial diversity and evidence of sulfur- and ammonium-based chemolithotrophy in Movile cave // ISME J. 2009. 3 (9). P. 1093–1104. https://doi.org/10.1038/ismej.2009.57 Cigna A.A. Show caves. In Encyclopedia of caves. Academic Press, 2019. P. 909–921. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814124-3.00108-4 Cigna A.A. The problem of lampenflora in showcaves. In Proceedings of the 6th ISCA Congress, SNC of Slovak Republic, Slovak Caves Administration / P. Bella, P. Gazik (Eds.). 2011. P. 201–205. Culver D.C., Pipan T. The Biology of Caves and Other Subterranean Habitats. Oxford: Oxford Univ. Press, 2009, 254 p. Engel A.S. Microbial Life of Cave Systems. Life in Extreme Environments. Berlin, Boston: De Gruyter, 2015. Vol. 3. 321 p. https://doi.org/10.1515/9783110339888 Falasco E., Ector L., Isaia M., Wetzel C.E., Hoffmann L., Bona F. Diatom flora in subterranean ecosystems: a review // Int. J. of Speleol. 2014. 43 (3). P. 231–251. https://doi.org/10.5038/1827-806X.43.3.1 Figueroa F.L., Álvarez-Gómez F., del Rosal Y., Celis-Plá P.S.M., González G., Hernández M., Korbee N. In situ photosynthetic yields of cave photoautotrophic biofilms using two different Pulse Amplitude Modulated fluorometers Algal Research 22, 2017. P. 104–115. https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.12.012 Fry B. Stable Isotope Ecology. NY: Springer, 2006. https://doi.org/10.1007/0-387-33745-8 Hoffmann L. Caves and other low-light environments:aerophitic photoautotrophic microorganisms. In Encyclopedia of Environmental Microbiology / G. Bitton (Ed.). NY: John Wiley & Sons, 2002. P. 835–843. https://doi.org/10.1002/0471263397.env247 Hutchens E., Radajewski S., Dumont M.G., McDonald I.R., Murrell J.C. Analysis of methanotrophic bacteria in Movile Cave by stable isotope probing // Environ. Microbiol. 2004. 6 (2). P. 111–120. https://doi.org/10.1046/j.1462-2920.2003.00543.x Jones D., Lyon E., Macalady J. Geomicrobiology of biovermiculations from the Frasassi cave system // Italy. J. Cave Karst Stud. 2008. 70 (2). P. 76–93. Kozlova E.V., Mazina S.E., Vladimir P. Biodiversity of phototrophs in illuminated entrance zones of seven caves in Montenegro // Ecologica Montenegrina. 2019. Vol. 20. P. 24–39. https://doi.org/10.37828/em.2019.20.3 Lamprinou V., Danielidis D., Economou-Amilli A., Pantazidou A. Distribution survey of Cyanobacteria in three Greek caves of Peloponnese // Int. J. of Speleol. 2012. Vol. 41. № 2. 12 p. https://doi.org/10.5038/1827-806X.41.2.12 Lavoie K., Northup D., Boston P. Sight Unseen: Microbes in Caves. NSS News (March). 2000. P. 68–69. Mulec J. The diversity and ecology of microbes associated with lampenflora in cave and karst settings. Microbial Life of Cave Systems. In Life in Extreme Environments / A.S. Engel (Ed.). Berlin, Boston: De Gruyter, 2015. Vol. 3. P. 263–278. Mulec J. Lampenflora. Encyclopedia of caves. Academic Press, 2019. P. 635–641. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814124-3.00075-3 Persoiu A., Lauritzen S.E. Ice caves. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2018. 729 p. Pfendler S., Karimi B., Maron P.A., Ciadamidaro L., Valot B., Bousta F., Alaoui-Sosse L., Alaoui-Sosse B., Aleya L. Biofilm biodiversity in French and Swiss show caves using the metabarcoding approach: first data // Sci. Total Environ. 2018. P. 1207–1217. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.054 Popkova A., Mazina S., Lashenova T. Phototrophic communities of Ahshtyrskaya cave in the condition of artificial light // Ecologica Montenegrina. 2019. Vol. 23. P. 8–19. https://doi.org/10.37828/em.2019.23.2 Prous X., Lopes Ferreira R., Jacobi C.M. The entrance as a complex ecotone in a Neotropical cave // Int. J. of Speleol. 2015. 44 (2). P. 177–189. https://doi.org/10.5038/1827-806X.44.2.7 Robinson D. δ15N as an integrator of the nitrogen cycle // Trends Ecol. Evol. 2001. Vol. 16. P. 153–162. Roldán M., Hernández-Mariné M. Exploring the secrets of the three-dimensional architecture of phototrophic biofilms in caves // Int. J. of Speleol. 2009. 38. P. 41–53. https://doi.org/10.5038/1827-806X.38.1.5 Scrimgeour C.M., Robinson D. Stable isotope analysis and applications // Soil and Environ. Analysis. CRC Press, 2003. P. 389–439. Smith T., Olson R. A taxonomic survey of lamp flora (algae and cyanobacteria) in electrically lit passages within Mammoth Cave National Park, Kentucky // Int. J. of Speleol. 2007. 36. P. 105–114. https://doi.org/10.5038/1827-806X.36.2.6 Trinh D.A., Trinh Q.H., Tran N., Guinea J.G., Mattey D. Eco-friendly Remediation of Lampenflora on Speleothems in Tropical Karst Caves // J. of Cave and Karst Stud. 2018. Vol. 80. № 1. P. 1–12. https://doi.org/10.4311/2017ES0101 Wang G., Jia Y., Li W. Effects of environmental and biotic factors on carbon isotopic fractionation during decomposition of soil organic matter // Sci. Reports 5, 2015. P. 11043. https://doi.org/10.1038/srep11043 https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653 doi:10.31857/S2587556622050132 |
| op_doi |
https://doi.org/10.31857/S2587556622050132 https://doi.org/10.1007/978-94-007-3855-3_11 https://doi.org/10.1080/11263500500342256 https://doi.org/10.1080/01490450490253428 https://doi.org/10.1038/ismej.2009.57 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-8 |
| _version_ |
1766214725715099648 |
| spelling |
ftjiransg:oai:oai.sergeogr.elpub.ru:article/1653 2023-05-15T18:31:04+02:00 Isotope Composition of Carbon and Nitrogen in Subterranean Karst Geosystems Components: The Case of Excursion Caves of Cis-Urals and the Caucasus Изотопный состав углерода и азота компонентов подземных карстовых геосистем на примере экскурсионных пещер Предуралья и Кавказа S. M. Turchinskaia A. A. Semikolennykh S. E. Mazina E. P. Zazovskaya С. М. Турчинская А. А. Семиколенных С. Е. Мазина Э. П. Зазовская The article is an output of an assignment theme of IGRAS no. FMGE-2019-0006 (processing and analysis of field material). The authors are sincerely grateful to Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences A.V. Tiunov for his help in measurements and valuable recommendations at all stages of the study. Исследование выполнено в рамках темы Государственного задания ИГРАН № FMGE-2019-0006 (обработка и анализ полевого материала). Авторы выражают искреннюю благодарность чл.- корр. РАН А.В. Тиунову за помощь в проведении измерений и ценные советы на всех этапах исследования. 2023-01-13 application/pdf https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653 https://doi.org/10.31857/S2587556622050132 rus rus Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya Известия Российской академии наук. Серия географическая https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653/886 Андрейчук В.Н., Дрофеев Е.П. Антропогенный фактор и Кунгурская пещера // Кунгурская Ледяная пещера / ред. И.А. Лавров, Н.Г. Максимович, С.М. Блинов. М.: Пермь, 1995. Вып. 1. С. 85–99. Атлас пещер России / ред. А.Л. Шелепин, Б.А. Вахрушев, А.А. Гунько, А.С. Гусев, А.И. Прохоренко, Г.В. Самохин, А.Г. Филиппов, Е.А. Цурихин. М.: РГО, РСС, 2019. С. 681–695. Горбунова К.А., Андрейчук В.Н., Костарев В.П., Максимович Н.Г. Карст и пещеры Пермской области. П.: Изд-во ПГУ, 1992. 200 с. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. С. 5–19. Мавлюдов Б.Р. Климатические системы пещер // Вопросы физической спелеологии. М.: МФТИ, 1994. С. 6–24. Мавлюдов Б.Р., Кудерина Т.М., Грабено Е.А., Медведев А.А., Экба Я.А. Климат Новоафонской пещеры // Спелеология и карстоведение / отв. ред. В.М. Котляков, Б.Р. Мавлюдов. Вопросы географии. Русское географическое общество. М.: Изд. дом Кодекс, 2018. Т. 147. С. 218–243. Мазина С.Е. Мохообразные и папоротники в составе ламповой флоры пещер // Юг России: экология, развитие. 2016. Т. 11. № 3. С. 140–150. Мазина С.Е., Концевова А.А., Юзбеков А.К. Фотосинтезирующие виды пещеры Новоафонская, развивающиеся в условиях искусственного освещения // Естественные и технические науки. 2015. Мазина С.Е., Семиколенных А.А. Формирование почвоподобных тел на участках искусственного освещения в пещерах: Сб. материалов Международ. науч. конф. “Роль почв в биосфере и жизни человека”, посвященной 100-летию со дня рождения академика Г.В. Добровольского. Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, 5–7 октября 2015 г. С. 205–206. Моргун Е.Г., Ковда И.В., Рысков Я.Г., Олейник С.А. Возможности и проблемы использования методов геохимии стабильных изотопов углерода в почвенных исследованиях // Почвоведение. 2008. № 3. С. 299–310. Семиколенных А.А. Микробиология пещер: история вопроса; задачи; типология пещерных местообитаний и микробных сообществ; ключевые проблемы: Материалы 1-й Общерос. науч.-практ. конф. “Проблемы экологии и охраны пещер: теоретические и прикладные аспекты”: Сб. науч. тр. Красноярск, 2002. С. 30–40. Семиколенных А.А., Таргульян В.О. Почвоподобные тела автохемолитотрофных экосистем пещер хребта Кугитангтау (Восточный Туркменистан) // Почвоведение. М.: Изд-во Наука, 2010. № 6. С. 658–672. Тиунов А.В. Стабильные изотопы углерода и азота в почвенно-экологических исследованиях // Изв. РАН. Сер. Биологическая. 2007. № 4. С. 475–489. Тиунов А.В., Семенина Е.Э., Александрова А.В. Изотопный состав (13C/12С и 15N/14N) почвы, растительности, растительных остатков и сапротрофных подстилочных грибов. Структура и функции почвенного населения тропического муссонного леса (национальный парк Кат Тьен, Южный Вьетнам) / ред. А.В. Тиунов. М.: Тов-во научных изданий КМК, 2011. 277 с. Шарипова М.Ю., Абдуллин Ш.Р. Альгофлора пещеры Шульган-Таш // Ботанич. журн. 2006. Т. 91. № 4. С. 546–555. Albertano P. Cyanobacterial biofilms in monuments and caves. In Ecology of Cyanobacteria II: Their diversity in Space and Time / B.A. Whitton (Ed.). Springer, Dor-drecht, 2012. P. 317–343. https://doi.org/10.1007/978-94-007-3855-3_11 Albertano P., Bruno L., Bellezza S. New strategies for the monitoring and control of cyanobacterial films on valuable lithic faces // Plant Biosys. 2005. Vol. 139. № 3. November. P. 311–322. https://doi.org/10.1080/11263500500342256 Barton H.A., Taylor M.R., Pace N.R. Molecular phylogenetic analysis of a bacterial community in an oligotrophic cave environment // Geomicrobiol. J. 2004. Vol. 21:1. P. 11–20. https://doi.org/10.1080/01490450490253428 Brooks J.R., Flanagan L.B., Buchmann N., Ehleringer J.R. Carbon isotope composition of boreal plants: functional grouping of life forms // Oecologia. 1997. Vol. 110. № 3. P. 301–311. Chen Y., Wu L., Boden R., Hillebrand A., Kumaresan D., Moussard H., Baciu M., Lu Y., Murrell J.C. Life without light: microbial diversity and evidence of sulfur- and ammonium-based chemolithotrophy in Movile cave // ISME J. 2009. 3 (9). P. 1093–1104. https://doi.org/10.1038/ismej.2009.57 Cigna A.A. Show caves. In Encyclopedia of caves. Academic Press, 2019. P. 909–921. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814124-3.00108-4 Cigna A.A. The problem of lampenflora in showcaves. In Proceedings of the 6th ISCA Congress, SNC of Slovak Republic, Slovak Caves Administration / P. Bella, P. Gazik (Eds.). 2011. P. 201–205. Culver D.C., Pipan T. The Biology of Caves and Other Subterranean Habitats. Oxford: Oxford Univ. Press, 2009, 254 p. Engel A.S. Microbial Life of Cave Systems. Life in Extreme Environments. Berlin, Boston: De Gruyter, 2015. Vol. 3. 321 p. https://doi.org/10.1515/9783110339888 Falasco E., Ector L., Isaia M., Wetzel C.E., Hoffmann L., Bona F. Diatom flora in subterranean ecosystems: a review // Int. J. of Speleol. 2014. 43 (3). P. 231–251. https://doi.org/10.5038/1827-806X.43.3.1 Figueroa F.L., Álvarez-Gómez F., del Rosal Y., Celis-Plá P.S.M., González G., Hernández M., Korbee N. In situ photosynthetic yields of cave photoautotrophic biofilms using two different Pulse Amplitude Modulated fluorometers Algal Research 22, 2017. P. 104–115. https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.12.012 Fry B. Stable Isotope Ecology. NY: Springer, 2006. https://doi.org/10.1007/0-387-33745-8 Hoffmann L. Caves and other low-light environments:aerophitic photoautotrophic microorganisms. In Encyclopedia of Environmental Microbiology / G. Bitton (Ed.). NY: John Wiley & Sons, 2002. P. 835–843. https://doi.org/10.1002/0471263397.env247 Hutchens E., Radajewski S., Dumont M.G., McDonald I.R., Murrell J.C. Analysis of methanotrophic bacteria in Movile Cave by stable isotope probing // Environ. Microbiol. 2004. 6 (2). P. 111–120. https://doi.org/10.1046/j.1462-2920.2003.00543.x Jones D., Lyon E., Macalady J. Geomicrobiology of biovermiculations from the Frasassi cave system // Italy. J. Cave Karst Stud. 2008. 70 (2). P. 76–93. Kozlova E.V., Mazina S.E., Vladimir P. Biodiversity of phototrophs in illuminated entrance zones of seven caves in Montenegro // Ecologica Montenegrina. 2019. Vol. 20. P. 24–39. https://doi.org/10.37828/em.2019.20.3 Lamprinou V., Danielidis D., Economou-Amilli A., Pantazidou A. Distribution survey of Cyanobacteria in three Greek caves of Peloponnese // Int. J. of Speleol. 2012. Vol. 41. № 2. 12 p. https://doi.org/10.5038/1827-806X.41.2.12 Lavoie K., Northup D., Boston P. Sight Unseen: Microbes in Caves. NSS News (March). 2000. P. 68–69. Mulec J. The diversity and ecology of microbes associated with lampenflora in cave and karst settings. Microbial Life of Cave Systems. In Life in Extreme Environments / A.S. Engel (Ed.). Berlin, Boston: De Gruyter, 2015. Vol. 3. P. 263–278. Mulec J. Lampenflora. Encyclopedia of caves. Academic Press, 2019. P. 635–641. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814124-3.00075-3 Persoiu A., Lauritzen S.E. Ice caves. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2018. 729 p. Pfendler S., Karimi B., Maron P.A., Ciadamidaro L., Valot B., Bousta F., Alaoui-Sosse L., Alaoui-Sosse B., Aleya L. Biofilm biodiversity in French and Swiss show caves using the metabarcoding approach: first data // Sci. Total Environ. 2018. P. 1207–1217. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.054 Popkova A., Mazina S., Lashenova T. Phototrophic communities of Ahshtyrskaya cave in the condition of artificial light // Ecologica Montenegrina. 2019. Vol. 23. P. 8–19. https://doi.org/10.37828/em.2019.23.2 Prous X., Lopes Ferreira R., Jacobi C.M. The entrance as a complex ecotone in a Neotropical cave // Int. J. of Speleol. 2015. 44 (2). P. 177–189. https://doi.org/10.5038/1827-806X.44.2.7 Robinson D. δ15N as an integrator of the nitrogen cycle // Trends Ecol. Evol. 2001. Vol. 16. P. 153–162. Roldán M., Hernández-Mariné M. Exploring the secrets of the three-dimensional architecture of phototrophic biofilms in caves // Int. J. of Speleol. 2009. 38. P. 41–53. https://doi.org/10.5038/1827-806X.38.1.5 Scrimgeour C.M., Robinson D. Stable isotope analysis and applications // Soil and Environ. Analysis. CRC Press, 2003. P. 389–439. Smith T., Olson R. A taxonomic survey of lamp flora (algae and cyanobacteria) in electrically lit passages within Mammoth Cave National Park, Kentucky // Int. J. of Speleol. 2007. 36. P. 105–114. https://doi.org/10.5038/1827-806X.36.2.6 Trinh D.A., Trinh Q.H., Tran N., Guinea J.G., Mattey D. Eco-friendly Remediation of Lampenflora on Speleothems in Tropical Karst Caves // J. of Cave and Karst Stud. 2018. Vol. 80. № 1. P. 1–12. https://doi.org/10.4311/2017ES0101 Wang G., Jia Y., Li W. Effects of environmental and biotic factors on carbon isotopic fractionation during decomposition of soil organic matter // Sci. Reports 5, 2015. P. 11043. https://doi.org/10.1038/srep11043 https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1653 doi:10.31857/S2587556622050132 Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya; Том 86, № 5 (2022); 715–730 Известия Российской академии наук. Серия географическая; Том 86, № 5 (2022); 715–730 2658-6975 2587-5566 стабильные изотопы углерода и азота подземные карстовые геосистемы карстовые пещеры ламповая флора фототрофные сообщества органоминеральные взаимодействия почвоподобные тела солоиды subterranean karst geosystems karst caves lampenflora phototrophic communities biomineral interactions soil-like bodies soloids info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2023 ftjiransg https://doi.org/10.31857/S2587556622050132 https://doi.org/10.1007/978-94-007-3855-3_11 https://doi.org/10.1080/11263500500342256 https://doi.org/10.1080/01490450490253428 https://doi.org/10.1038/ismej.2009.57 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-8 2023-01-17T17:48:22Z The results of the isotopic composition studies (δ13С / δ15N) of phototrophic communities in the karst caves are presented. The caves were rangier by different physical-geographical regions: mountain taiga (Kungurskaya Ledyanaya cave) and mountain humid-subtropical forest (Akhshtyrskaya or Bolshaya Kazchebrodskaya cave and Novoafonskaya cave named after G.Sh. Smyr). The fractionation of carbon and nitrogen stable isotopes were studied in the communities of phototrophic organisms of subterranean landscapes (lampenflora), as well as the influencing of one’s to the soil-like bodies (soloids) under these communities. That is discussed the difference of lampenflora phytomass isotopic composition in compare with terrestrial similar systematic and ecological groups of phototrophs towards enrichment with isotopes 12C and 14N. An increase of interests of light carbon and nitrogen isotopes was also noted for cave soloids in comparison with soils on the day surface. The ratio of carbon stable isotopes varies from –47.3 to –32.4‰ for subterranean ecosystems and from –35.5 to –26.8‰ for control samples (daylight surface). The isotopic composition of nitrogen shows a smaller variation from –8 to –1.8‰—in underground habitats, and from –3.5 to +2.0‰—on the surface. The hypothesis regarding the specifics of gas exchange in subterranean space and biological circulation of carbon dioxide in a semi-closed atmosphere was created. This hypothesis is confirmed by the trend of accumulation of the 12C isotope in lampenflora and soloids with distance from the cave entrance, which is due to the reduction of air circulation. The data of carbon and nitrogen isotope composition for the lampenflora and soloids from karst caves in the different physico-geographical zone are also generalized and systematized in this work, there is a geographical trend, but it is necessary to increase the number of studied objects from different natural zones to confirm this conclusion. Обобщены результаты исследований изотопного состава (δ13С и δ15N) ... Article in Journal/Newspaper taiga Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya |