Архитекторы океана под угрозой от совместного воздействия закисления и потепления
Исследователи из Института морских наук (ICM-CSIC) в журнале Communications Biology показали, как закисление и потепление океана — два главных следствия глобального изменения климата — одновременно влияют на структуру, минеральный состав и микробиом мшанок. Эти колониальные беспозвоночные играют ключевую роль в формировании морских местообитаний.
Впервые охарактеризован микробиом Myriapora truncata (вида "ложный коралл"), широко распространённого в Средиземном море. Также проанализирован ответ этого и другого вида обрастающих мшанок на будущие условия. Мшанки формируют трёхмерные структуры, служащие укрытием для многих видов, и могут образовывать рифоподобные системы.
"Эти маленькие архитекторы моря часто остаются без внимания в исследованиях реакции на изменения среды", — отмечает ведущий автор Бланка Фигерола (ICM-CSIC).
Естественная лаборатория для прогнозирования
Исследование использовало "естественную лабораторию" на острове Искья (Италия), где вулканические пузыри CO2 со дна моря моделируют условия закисления океана, прогнозируемые к концу века.
"Эта область даёт уникальную возможность изучить реакцию морских видов на закисление в естественных условиях", — объясняет Нурия Тейшидо (Stazione Zoologica Anton Dohrn).
Учёные сравнили морфологию, минералогию скелета и микробиом колоний двух видов мшанок, подверженных и не подверженных этим условиям. Результаты показывают, что виды демонстрируют некоторую способность к акклиматизации, изменяя минералогию скелета для большей устойчивости и сохраняя относительно стабильный состав микробиома.
"Однако мы наблюдали потерю функционального микробного разнообразия, с сокращением родов, потенциально вовлечённых в ключевые процессы, такие как питание, защита или устойчивость к стрессу", — говорит Фигерола.
Эти микробные сдвиги могут иметь серьёзные долгосрочные последствия, поскольку микробиом играет фундаментальную роль в здоровье и устойчивости мшанок.
"Даже если колонии выглядят внешне здоровыми, изменения в микробиоме могут служить ранними биоиндикаторами экологического стресса", — добавляет Хавьер дель Кампо (Институт эволюционной биологии, IBE).
Потепление усиливает воздействие
За пятилетний период мониторинга исследование также учло эффекты повышения температуры.
"Модели показывают, что комбинация этих двух стрессоров усиливает наблюдаемые эффекты, значительно сокращая покрытие обрастающей мшанки и увеличивая смертность. Хотя виды демонстрируют некоторую морфологическую пластичность, её недостаточно, чтобы компенсировать совместное воздействие закисления и потепления", — говорит Пол Капдевила (Университет Барселоны).
Для получения выводов использовались передовые методы, включая моделирование и компьютерную микротомографию, позволившие впервые получить 3D-изображения внутренней структуры скелета этих видов.
Последствия для морской охраны
Результаты имеют важное значение для управления и сохранения морских экосистем Средиземноморья. Виды, формирующие среду обитания, такие как мшанки, не только уязвимы, но их исчезновение может вызвать каскадные эффекты для многих других видов.
Характеристика микробиома и предварительная идентификация потенциально полезных микроорганизмов открывают новые исследовательские пути для повышения устойчивости голобионтов (хозяина и его микробиома) с помощью природо-ориентированных подходов.
Эта линия исследований, начатая в рамках проекта национального плана MedCalRes, продолжается в проектах HOLOCHANGE и MedAcidWarm, направленных на углубление понимания взаимодействий мшанок и микробиома.
"Сложность проблемы требует комплексного анализа. Это исследование показывает, как междисциплинарные подходы могут помочь нам предвидеть будущие сценарии и эффективнее защищать морские экосистемы", — заключает Фигерола.