Более раннее цветение водорослей и стойкие токсины: Инвазивные виды вызывают серьёзные изменения в микробном сообществе озера

Новое исследование учёных из Университета Висконсин-Мэдисон прослеживает влияние двух крошечных инвазивных видов на качество воды, цветение водорослей и токсичные условия в озере Висконсина.

За последние 15 лет в озере Мендота в Мэдисоне, Висконсин, произошло два разных вторжения. Исследователи впервые зафиксировали большие популяции инвазивного зоопланктона — колючей водяной блохи — в 2009 году, а затем обнаружили ранние стадии заражения дрейссеной в 2015 году.

Робин Ровер, ведущий автор исследования, проведённого, когда она была аспирантом UW–Madison, хотела узнать, что означают эти вторжения для изучаемых ею микроскопических организмов. К счастью, на озере Мендота действует долгосрочная исследовательская программа, собирающая данные с начала 1980-х годов. Это позволило Ровер и её коллегам получить чёткую картину существенных изменений, последовавших за вторжениями дрейссены и колючей водяной блохи.

Изменения в цианобактериях (сине-зелёных водорослях)

После вторжений обоих инвазивных видов цианобактерии начали появляться в озере раньше каждый год, прерывая обычную весеннюю фазу чистой воды и запуская вредоносное цветение водорослей, что фактически продлило сезон водорослей в озере.

Кроме того, разнообразие цианобактерий в озере значительно увеличилось в летние сезоны. Изменения затронули не просто несколько новых видов, а судьбы целых родов, семейств и даже порядков этих микробов.

Увеличение токсичности воды

Помимо увеличения разнообразия и продления сезона цианобактерий, исследователи обнаружили второе изменение: резкое увеличение токсичных условий воды после вторжения дрейссены. Они исследовали образцы воды на наличие микроцистина — одного из наиболее распространённых токсичных соединений, производимых некоторыми цианобактериями.

В целом, количество времени, которое озеро Мендота проводило с обнаруживаемыми уровнями микроцистина каждый год, увеличилось в среднем более чем на 50 дней. Удивительно, что увеличение этих токсинов не было связано с увеличением количества цианобактерий. Каким-то образом токсичные условия в озере сохранялись дольше.

Влияние на гетеротрофные бактерии

Воздействие колючей водяной блохи и дрейссены распространилось далеко за пределы цианобактерий. Ровер наблюдала огромные сдвиги в численности многих других видов бактерий в озере. Среди микробов после прибытия этих двух инвазивных видов были «победители» и «проигравшие». Бактерии меняли свою численность, особенно в те сезоны, когда они уже были доминирующими, становясь ещё более многочисленными, в то время как менее распространённые популяции сокращались.

Для микробиологов это последнее открытие может быть наиболее значимым. В отличие от цианобактерий, считается, что так называемые гетеротрофные бактерии, живущие в озере, не очень чувствительны к тому, что происходит в общей экосистеме.

Широкомасштабное воздействие на всё микробное сообщество озера Мендота демонстрирует взаимосвязанность микробов с более широкой пищевой сетью и их восприимчивость к долгосрочным изменениям окружающей среды.

Исследование было бы невозможно без долгосрочных данных. Подобные наборы данных позволят будущим исследованиям задавать большие вопросы о серьёзных экологических изменениях и, вполне возможно, находить свои собственные неожиданные ответы.