Ученые узнали, как микроорганизмы преодолевают нехватку кислорода в Океане
Что происходит с морской флорой и фауной, когда не хватает кислорода, выяснили ученые в исследовании, опубликованному 26 июля в журнале Nature Communications.
В сентябре 2017 года аспирант океанографического института Вудс-Хоул Мэгги Джонсон проводила эксперимент с коллегой в Бокас-дель-Торо у карибского побережья Панамы. Занырнув на глубину, они обнаружили своеобразный слой мутной, дурно пахнущей воды примерно в 3-х метрах под поверхностью, с хрупкими звездами и морскими ежами, которые обычно прячутся, сидя на вершинах кораллов.
Это уникальное наблюдение побудило к их совместному исследованию, в котором анализируется, чем вызван этот туманный слой воды и какое влияние он оказывает на жизнь на дне морского дна.
«То, что мы видим, — это гипоксические океанские воды, а это означает, что в этой области практически нет кислорода. Все макроорганизмы пытаются убежать от этой дезоксигенированной воды, и те, кто не может убежать, по существу, задыхаются. Я никогда не видел ничего подобного на коралловом рифе», — сказала Джонсон.
В исследовании внимательно изучаются изменения, происходящие как в коралловых рифах, так и в микробных сообществах вблизи Бокас-дель-Торо во время внезапных гипоксических явлений. Когда содержание кислорода в воде падает ниже 2,8 мг на литр, она становится гипоксической. Более 10% коралловых рифов по всему миру подвержены высокому риску гипоксии.
«Сочетание стоячей воды из-за слабого ветра, теплой воды и загрязнения питательными веществами от близлежащих плантаций способствует расслоению водной толщи. Исходя из этого, мы видим, как формируются эти гипоксические условия, которые начинают расширяться и нарушать близлежащие неглубокие места обитания», — объяснила Джонсон.
Исследователи предполагают, что потеря кислорода в мировом океане ускоряется из-за изменения климата и избытка питательных веществ, но как внезапные события дезоксигенации влияют на тропические морские экосистемы, было плохо изучено.
Исследователи сообщили об обесцвечивании кораллов и массовой смертности из-за этого происшествия, что привело к потере 50% живых кораллов, которые не проявляли признаков восстановления до года после этого события, а также к резким изменениям в сообществе морского дна. Самое мелкое измерение с гипоксическими водами было около 2,5 метров в глубину и примерно в 10 метрах от берега Бокас-дель-Торо.
Исследователи также обнаружили, что коралловое сообщество, которое они наблюдали в Бокас-дель-Торо, динамично, и некоторые кораллы способны противостоять этим условиям. Микроорганизмы, живущие в рифах, восстановились до нормального состояния в течение месяца, в отличие от макроорганизмов, таких как хрупкие звезды, которые погибли в этих условиях.
Собрав образцы морской воды и проанализировав микробную ДНК, ученые сделали вывод, что эти микробы не обязательно приспосабливались к окружающей среде, а скорее «ждали» момента наступления данных условий с низким содержанием кислорода.
«Главная идея здесь заключается в том, что у вас есть сообщество микробов; оно имеет определенный состав и подключается, а затем внезапно весь кислород удаляется, и вы получаете замену членов сообщества. Какое-то время они процветают, и в конце концов гипоксия проходит, кислород возвращается, и это сообщество быстро возвращается к тому, что было раньше, из-за изменения ресурсов. Это очень сильно отличается от того, что вы видите с макроорганизмами», — сказал аспирант Смитсоновского института Джаррод Скотт.
Обнаруженный учеными сдвиг из сообщества гипоксических микробов к сообществу с нормальным состоянием после стихания события, предполагает, что путь восстановления рифовых микробов независим и не связан с макроорганизмами, обитающими на морском дне. Это может способствовать возобновлению ключевых микробиологических процессов, которые влияют на восстановление других аспектов рифового сообщества.
