下水菌

下水菌類^[1]（望ましくない河川バイオフィルム、URB としても知られる）は、腐生河川^{[2]で増殖する多微生物}バイオフィルム（微生物マット）であり、過去 1 世紀にわたって有機河川汚染の生物指標^{[3] [4]}として頻繁に使用されてきました。^[5]その存在は、未処理または不十分に処理された下水の排出と強く関連していますが、^{[6] [7] [8] [9]}、その存在はこれらの領域を超えて広がっており、空港の融雪液流出、^{[10] [11] [12]}製紙工場の排水、^[13]農業用流出などの原因となっています。^{[14] [15]}

「下水菌」という名前は、やや誤った呼び名である。 ^[5]これらの増殖物は、本質的には真菌ではない。代わりに、細胞外高分子物質のマトリックス内に結合した複雑な多微生物マットである。この現象に最も頻繁に関連付けられる細菌分類群には、 Sphaerotilus natans、Zoogloea spp .、Beggiatoa spp .、およびRhodoferax spp .が含まれる。^{[11] [16] [17]}

下水菌類は、河川における有機汚染の生物指標であり、河川系における過剰な有機炭素の利用において重要な役割を果たすほか、直接的および間接的な生態学的経路を通じて重大な生態学的影響を及ぼします。

下水菌は、有機的に汚染された川の低溶存酸素（DO）環境で繁殖します。^{[4] [17] [18] [19]} DOは下水菌の成長に必要ですが、低DOでは下水菌が他の底生生物を容易に打ち負かし、^{[20] [21] [22]}川底を急速に窒息させ、無脊椎動物の底生生息地^{[23] [24]}と魚の産卵場所を大きく変えてしまいます。^{[2] [25] [26]}下水菌の優勢な成長はまた、河川の自浄システムの重要な部分である下水交換流量を減少させます。^{[27] [28]同様の河川バイオフィルムも、そのマトリックス内に重金属[29] [30]}やその他の有毒物質^[31]を蓄積することが報告されており、食物連鎖全体に生態学的影響を及ぼしています。^{[32] [33]}下水菌は従属栄養生物であるため、同じ質量の水生大型水草よりもかなり高いDOを使用し、^[34]他の生物に必要な閾値未満のDO濃度を維持できます。下水菌が定着すると、有機栄養素（汚染）のすべての発生源に対処しない限り、除去することは困難であり、^{[35]川の生物多様性[36]}やその他の動植物^{[37] [38]}のさらなる損失を引き起こします。これらの生態学的影響と、川底での下水菌の成長の目に見える顕著な存在は、人々の川の認識と利用にさらに影響を及ぼします。^{[7] [39]}

下水菌類は微生物マットの一種であり、その具体的な構成は利用可能な栄養素（特に有機炭素源）とそれぞれの発生の環境要因によって影響を受けます。しかし、いくつかの重要な分類群は下水菌類の中で非常に頻繁に発生し、優勢であると報告されています。

Sphaerotilus natansは、最初に研究されて以来、この現象と強く関連付けられており^[5]、現在でも重要な下水真菌生物と見なされています。 ^{[11] [12]}その結果、 Sphaerotilusは下水真菌と同義語として使用され、一連の実験室研究ではS. natansを下水真菌として使用しています。 ^{[25] [40] [41]}

他の主要な分類群には、細菌Zoogloea sppが含まれます。、ベギアトア属。、チオトリクス属。、フラボバクテリウム属。、およびフレキシバクター属。。^{[16] [17]}しかし、真菌（例、レプトミタス・ラクテウス、ゲオトリクム・カンディドゥム、およびフザリウム・アクアエダクツウム）、藻類（例、クラドフォラ・グロメラタ）、古細菌および原生動物（例、カルケシウム・ポリピヌム）も、バイオフィルムの不可欠かつ重要な過去を形成している。 。

下水菌類の組成に関する最近のゲノム研究では、空港の除氷剤に関連する発生物の中にこれらの分類群のいくつかが特定されているが、これまで下水菌類とは関連付けられていなかった新しい分類群も特定されている。下水菌類の主要成分としてロドフェラックス^{[11] 、および}チオトリックス^[12]が存在する。

下水菌類の複雑な栄養素利用要件に加えて、基質の種類、流速、温度、日陰/日光、水質化学（pH など）など、いくつかの重要な環境要因があります。

流水は下水真菌の成長に必要不可欠であり、栄養素を絶えず補給します。^{[2] [4] [42]}しかし、川の流速が速すぎると、特に移動しやすい基質上で成長が洗い流されてしまいます。次に、川の特定の流れがバイオフィルムの形態と構造を形成します。^[43]本質的に、より安定した川床は流量が多い時期に移動されにくいため、基質は流量の上限に影響します。大きな玉石、人為的なゴミ（レンガなど）、コンクリートの水路などの表面は下水真菌の成長に最適ですが、細かい堆積物や砂利は基質の安定性が低くなります。