Окисление океана ослабляет скелеты морских водорослей

Окисление океана может ослаблять скелеты водорослей, снижая их жизнеспособность и влияя на морское биоразнообразие.

Даже небольшая потеря кальцификации скелета из-за воздействия коррозионных вод может иметь значительные последствия, подвергая водоросли риску потери доступа к свету и питательным веществам.

Учёные из Плимутского университета, Вашингтонского университета и Университета Палермо сделали это открытие во время полевых работ у вулканических источников в Средиземном море и последующих лабораторных испытаний. Их статья — на обложке нового выпуска Biology Letters Королевского общества.

Исследование на вулканических источниках

Команда провела исследование у острова Вулькано (Сицилия) в рамках проекта MedSeA, финансируемого ЕС. Были обследованы три участка с высоким, средним и низким уровнем CO₂. Учёные искали зелёную водоросль Acetabularia acetabulum (известную как «бокал русалки»).

• На участке с низким CO₂ водоросли имели ярко-белые чашечки.
• На участке с высоким CO₂ чашечки были зелёными.
• Вблизи вулканических просачиваний кальцифицированные водоросли отсутствовали.

Сканирование под электронным микроскопом показало, что у образцов из зон с низким CO₂ был неповреждённый арагонитовый покров, поддерживающий стебель. У водорослей из кислых вод этот покров был разъеден и изъязвлён, а степень их кальцификации была ниже до 32%.

Тестирование механических свойств

Дальнейшие тесты с использованием теории статической консольной балки показали:

• Стебли образцов с участка высокого CO₂ были до 40% менее жёсткими и на 40% более поникшими.
• Связь между кальцификацией и жёсткостью материала была экспоненциальной, а не линейной. Даже относительно небольшое снижение кальцификации приводило к непропорционально большому падению способности материала сопротивляться нагрузке.

Последствия для водорослей

Ослабление скелета влияет на ключевые функции:

• Негативные эффекты: Более гибкий стебель поникает ко дну, что может уменьшать расстояние, на которое распространяются споры. Поникшая фотосинтезирующая чашечка может хуже ориентироваться на свет и сильнее затеняться соседями, снижая потенциал роста.
• Возможные преимущества: Более гибкий стебель позволяет водоросли лучше ориентироваться в потоке, снижая сопротивление и риск отрыва от субстрата, а также может способствовать газообмену.

Значение исследования

Как отметили авторы, многие исследования показывают снижение кальцификации при высоком CO₂, но не изучают последствия для жизнедеятельности организма. Этот «экоматериальный» подход устанавливает связь между кальцификацией, функциональностью и, в конечном счёте, приспособленностью, что важно для долгосрочных прогнозов. Способность некоторых организмов выживать при окислении океана, несмотря на сниженную кальцификацию, может объяснять их появление в летописи окаменелостей после массовых вымираний, связанных с периодами высокого содержания CO₂ в атмосфере.