Морские луга взморника демонстрируют устойчивость и способность к восстановлению после массовой гибели

Тысячи акров морских лугов взморника погибли только во Флориде. Крупномасштабная гибель взморника также происходит по всему миру. Стрессовые факторы, такие как высокая температура, гиперсолёность и гипоксия (недостаток кислорода), влияют на способность взморника сопротивляться и восстанавливаться после таких событий.

Гибель взморника также связана с воздействием сероводорода (H₂S), образующегося в донных отложениях. Это известный фитотоксин, который накапливается по мере обогащения экосистем взморника питательными веществами. Хотя проникновение H₂S в ткани растений считается основной причиной повторяющихся событий гибели, его влияние на последующее восстановление и распространение новых популяций неясно. Более того, лишь немногие исследования изучали способность лугов взморника к «отскоку» и повторному заселению открытых участков.

Исследователи из Флоридского Атлантического университета совместно с Южно-Флоридским управлением водных ресурсов изучили, препятствует ли H₂S в поровой воде Thalassia testudinum (взморник черепаховый) — доминирующему тропическому виду Атлантики и Карибского бассейна — заселению оголённых участков дна во Флоридском заливе. Этот эстуарий площадью около 1100 квадратных миль является одной из крупнейших в мире сплошных систем взморника.

С 1980-х годов луга взморника в заливе пережили повторяющиеся потери биомассы, включая массовую гибель взморника черепахового, которая обычно происходит в условиях высокой температуры и солёности. Залив стал отличным местом для изучения из-за высокого содержания H₂S в поровой воде и обширных оголённых участков рядом с сохранившимися лугами, которые заселяются молодыми растениями после событий гибели.

В ходе исследования учёные изучили ткани листьев, стеблей и корней взморника, чтобы установить воздействие H₂S на новые побеги, а также измерили внутреннюю динамику H₂S и кислорода с помощью современных микросенсоров в полевых условиях и стабильных изотопных анализов.

Результаты, опубликованные в журнале Aquatic Botany, показывают, что взморник черепаховый может успешно заселять открытые участки после гибели благодаря:

• Разделению биомассы — процессу распределения энергии между листьями, стеблями, корнями и репродуктивными частями на ранних стадиях развития.
• Молодой структуре корней.
• Способности к эффективному внутреннему окислению, которое снижает воздействие H₂S.

Однако восстановление лугов взморника требует времени.

«Долгосрочные программы мониторинга во Флоридском заливе показывают, что для полного восстановления лугов взморника черепахового после крупных событий гибели требуется не менее десяти лет», — говорит Маргарет Кох, доктор философии, старший автор исследования и профессор биологических наук.

Устойчивость новых побегов к воздействию H₂S связана с адекватным окислением внутренних тканей в течение дня (за счёт фотосинтеза) и вплоть до позднего вечера, а также внутренним окислением, которое поддерживается ночью за счёт диффузии кислорода из водной толщи в листья, иногда под действием приливов.

Ограниченное развитие подземной корневой системы у новых побегов потенциально сдерживает развитие микробного сообщества и связанного с ним сульфатредукторного процесса, что снижает проникновение H₂S в корни и его негативное влияние на чувствительную растущую ткань у основания листьев.

«Луга взморника поддерживают прибрежные экосистемы, защищая от эрозии, поддерживая качество воды и обеспечивая среду обитания и пищу для многих морских видов и организмов», — отмечает Кох. — «Из-за их важности для прибрежных сообществ нынешний глобальный спад экосистем взморника вызывает беспокойство».