Обратная связь
Перевод: Александр Тарасенко
Ученые впервые установили, что кораллы играют определенную роль в популяции рифовых бактерий – путем вскармливания определенных типов бактерий, богатых содержанием питательных веществ. Что больше всего изумило, так это тот факт, что бактерии очевидно питаются нечто, выделяемым кораллом специально для них.
Исследование, показывающие влияние кораллов на рифовых бактерий
В процессе роста кораллы купаются в море морских микробов, таких как бактерии, водоросли и вирусы. В то время как эти чрезвычайно обильные и крошечные микроорганизмы самыми различными путями воздействуют на коралловое сообщество, новое исследование, проведенное учеными института Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), института Bermuda Institute of Ocean Sciences (BIOS) и Университетом Калифорнии в Санта-Барбаре (UCSB), показало, что кораллы также оказывают воздействие на микробов, обитающих в водах, окружающих коралловые рифы.
Последними лабораторными наблюдениями была установлена взаимосвязь между кораллами и планктонными бактериями, известными как пикопланктон, в рамках которой ученые обнаружили, что кораллы селективно подкармливают специфические типы бактерий, а именно тех из них, чей рост поддерживается органическими субстанциями и питательными веществами, синтезируемыми кораллами.
«Мы узнали, что морские бактерии играют жизненно важную роль в поступлении питательных веществ и в процессах их преобразования в формы, которые наиболее легко могут быть потреблены кораллами,» - говорит микробиолог из института Woods Hole Oceanographic Institution - Amy Apprill, один из авторов исследования, опубликованного 12 октября 2016 года в журнале «Лимнология и Океанография». «Однако в этом же исследовании был впервые продемонстрирован феномен, который заключается в том, что кораллы обладают возможностями некоторого контроля за воспроизводством бактерий вокруг себя, благодаря чему кораллы пользуются таким механизмом для собственного роста.»
Кораллы синтезируют защищающую поверхности их тканей слизь, которая также подпитывает активность бактериального сообщества. С целью лучшего понимания того, как кораллы и выделяемая ими слизь взаимодействуют с бактериями в водах, окружающих риф, Amy Apprill вместе со своими коллегами Sean McNally и Rachel Parsons из института Bermuda Institute of Ocean Sciences провели эксперимент с использованием аквариумов, в которых главным объектом был коралл Pocillopora astreoides, взятые для этого с трех бермудских рифов.
Длящийся в течение 12 дней эксперимент проводился на 9 аквариумах с морской водой. Ученые подсчитали количество бактерий в морской воде – так они могли отследить различные популяции, а также реакцию бактерий на различные воздействия. Три аквариума были использованы в качестве контрольных, в которые ничего не вносилось. В другие три аквариума ученые добавили слизь, полученную с коралла P. astreoides. В оставшиеся три аквариума были помещены кораллы, после чего они были удалены – так ученые могли исследовать эффект, оказываемый кораллом на бактерии в морской воде.
«После того, как мы поместили в аквариумы кораллы, число бактерий резко уменьшилось,» - говорит Amy Apprill. «Мы установили, что кораллы избирательно подкармливали несколько типов бактерий - Rhodobacteraceae, Synechococcus и SAR11, которые относятся к самым широко распространенным группам бактерий в океане. Затем мы извлекли кораллы из аквариумов с морской водой и обнаружили значительное увеличение популяций именно этих бактерий.»
Это увеличение отчасти было результатом того, что бактерии восстановили собственную популяцию после того, как кораллы переставали ими питаться. Но исследователи также обнаружили нечто удивительное: крайне высокую скорость роста бактерий.
«Скорость роста была очень большой, особенно в случае с бактерией SAR11 - одна из самых высоких степеней роста, когда-либо ранее фиксируемых документально,» - добавил Amy Apprill. «Это позволяет предположить, что бактерии растут на чем-то, что кораллы оставили в аквариуме после себя. Впервые мы обнаружили важнейшее воздействие, которое оказывают кораллы на все окружающее их микробиологическое сообщество.»
Одно из других важнейших наблюдений, сделанных группой ученых в рамках этого исследования, - это то, что в аквариумах с кораллами следствием такого выпаса бактерий стала реминерализация азота в воде. В здоровой экосистеме кораллового рифа концентрация аммония – токсичного соединения, выделяемого большинством животных, - близка к нулю. Причина этого в том, что бактерии постоянно преобразуют аммоний в различные менее токсичные формы, такие как нитрат, тем самым, возвращая в воду азот. Ученым были известны такие процессы детоксикации в рифовой экосистеме, однако источник бактерий, ответственных за эти процессы, оставался всегда загадкой.
«До сих пор не было точно известно, где именно происходят такие процессы – в песке, в толще воды или в некоей взаимосвязи с кораллами,» - поясняет Alyson Santoro, микробиолог из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре, соавтор исследования. «Данное исследование демонстрирует, что детоксикационные процессы напрямую и физически связаны с кораллами.»
В аквариумах, содержащих слизь без кораллов, команда ученых не обнаружила значительного изменения подобного тому, что наблюдалось в аквариумах с кораллами. Отмеченное несущественное увеличение численности бактерий исследователи объяснили первоначальным внесением слизи.
«Слизь не является непосредственно причиной большей активности бактерий в воде,» - говорит Amy Apprill. «Причина здесь именно в том, что выделяет коралл, и что все еще относится к группе неидентифицированных соединений.»
«Это исследование показало, что кораллы фактически оказывают воздействие на сообщества пикопланктона путем выбора специфических видов пикопланктона для его извлечения, а также потенциально применяя комплексные соединения углерода, выделяемые кораллом, для стимулирования роста таких видов бактерий,» - добавляет Rachel Parsons, микробиолог-океанограф из института Bermuda Institute of Ocean Sciences, соавтор исследования.
Коралловые рифы, которые поддерживают жизнь различных сообществ рыб и других морских форм жизни, сокращаются с беспрецедентной скоростью из-за воздействия факторов человеческой деятельности, так как потепление воды и подкисление вод мирового океана. Ученые говорят, что назрела насущная необходимость понимания того, каким образом взаимодействия специфического кораллового пикопланктона влияют на эту находящуюся под угрозой экосистему.
Финансировался этот проект Национальным научным фондом, а также фондом Dalio Explore, на грантах, представленных Бермудским институтом Океанологии.
