Могучие диатомеи: Глобальная климатическая обратная связь от микроскопических водорослей

Микроскопические водоросли диатомеи, находящиеся в основании пищевой цепи, поглощают почти четверть углекислого газа из атмосферы. Однако исследование учёных из Университета штата Мичиган (MSU) предполагает, что по мере потепления климата их способность «связывать» этот парниковый газ может снизиться.

Профессор зоологии Елена Литчман с коллегами из MSU и Токийского университета изучила, как ограничение питательными веществами влияет на эволюцию размера диатомей в разных средах. Их выводы подчёркивают потенциальные последствия для водных пищевых сетей и климатических изменений.

Диатомеи «фиксируют» значительное количество углерода. Когда они умирают в океане, то опускаются на дно, унося с собой углерод из атмосферы.

Уровень CO₂ сейчас является самым высоким как минимум за 650 000 лет и продолжает расти. Растительная жизнь поглощает лишь половину производимого сейчас CO₂.

Анализ данных из озёр и океанов показал разительную разницу в размерах диатомей в пресной и морской воде. В океанах диатомеи в среднем в 10 раз крупнее, чем в пресной воде, и имеют более широкий диапазон размеров.

Ключевой фактор, влияющий на рост, — доступность питательных веществ. Ограничения по азоту и фосфору оказывают разное селективное давление на размер клеток.

• При постоянном ограничении питательных веществ и неглубоком перемешивании воды процветают мелкие диатомеи.
• Когда поступление нитратов непостоянно (как часто бывает в океанах) или происходит глубокое перемешивание, диатомеи эволюционируют в сторону крупных размеров, чтобы запасать питательные вещества.

Размер имеет значение как для организмов, которые ими питаются, так и для связывания углерода, поскольку крупные диатомеи с большей вероятностью опускаются на дно после гибели.

Изменение климата может повлиять на глубину перемешивания воды, поступление питательных веществ и, как следствие, на размер диатомей, что вызовет каскад последствий.

Повышение температуры океана может усилить его стратификацию (расслоение). Это приведёт к меньшему перемешиванию, более сильному ограничению питательных веществ и менее частым их «поставкам». Такие изменения будут благоприятствовать диатомеям меньшего размера.

Если начнут доминировать мелкие диатомеи, эффективность связывания углерода снизится, в атмосфере может оставаться больше CO₂, что усугубит глобальное потепление.

Больше информации: Результаты исследования были недавно опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.