Мёртвые листья морской травы разлагаются в компосте, производящем кислород

Исследователи из Университета Льежа (Бельгия) изучили судьбу материала, производимого лугами морской травы посидонии. Исследование, проведённое в Средиземном море на станции STARESO, показывает, что мёртвые листья так называемой нептуновой травы накапливаются на мелководье, где разлагаются подобно компосту, реминерализуя органическое вещество. Это оказывает ранее недооценённое влияние на углеродные потоки в прибрежных экосистемах Средиземноморья.

Удивительно, что наряду с эмиссией CO₂ было зафиксировано и производство кислорода. Это связано с присутствием фотосинтезирующих организмов, живущих в этом "морском компосте", что принципиально отличает его от наземного компоста.

Работа опубликована в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.

Посидония, цветковое растение, эндемичное для Средиземного моря, образует обширные луга (подводные прерии) на мелководье (менее 40 м глубиной).

"Это наземное растение, которое вновь колонизировало морскую среду несколько миллионов лет назад — небольшая причуда эволюции", — объясняет океанограф Альберто Борхес. "Как и большинство наземных растений, посидония теряет старые листья осенью. Эти мёртвые листья накапливаются как подстилка (как у подножия деревьев) в больших скоплениях рядом с лугами".

Именно эти скопления мёртвых листьев и их разложение заинтересовали исследователей. На станции STARESO в Кальви (Корсика) они провели исследование первичной продукции и деградации органического вещества в подстилке посидонии.

"В подстилке органическое вещество разлагается и высвобождает питательные вещества и CO₂, как компост в садах", — объясняет Жиль Лепуан. "Подстилка накапливается на открытых, освещённых солнцем участках.

"Каждый садовод знает, что для роста растений нужны питательные вещества и свет. Основываясь на этом, мы провели исследование, которое привело к первому удивительному результату: в подстилке, состоящей из материала, который изначально можно было бы считать мёртвым и инертным, мы измерили производство кислорода. Это следствие фотосинтетической активности макроскопических водорослей, принесённых со скал, живых побегов посидонии, оторванных от соседнего луга, и диатомовых водорослей (микроскопических водорослей), присутствующих в подстилке".

Таким образом, в этой богатой питательными веществами среде все живые растения, связанные с подстилкой, процветают и фотосинтезируют. Это производство кислорода значительно, но не компенсирует потребление кислорода при разложении мёртвых листьев. Эти скопления остаются чистыми потребителями кислорода и, следовательно, чистыми источниками CO₂, подобно компосту и подстилке в наземных экосистемах.

Второй результат исследования несколько удивил учёных. "Хотя мы думали, что подстилка посидонии разлагается относительно быстро, это исследование, основанное на измерениях потери массы, показало обратное — она разлагается медленнее", — говорит Альберто Борхес.

Исследователи измерили дыхание с помощью краткосрочных (1-дневных) инкубаций, основанных на очень точных измерениях кислорода. Эти измерения дали более реалистичную и точную оценку, с более низкими значениями, чем традиционно получаемые при мониторинге потери массы в течение очень длительных периодов (несколько месяцев). Этот результат может изменить текущие расчёты углеродного баланса для этих экосистем, основанные на традиционных измерениях потери массы.

В рамках исследования учёные также изучили первичную продукцию и деградацию органического вещества макроскопических водорослей, растущих на скалах, прилегающих к лугам посидонии.

"Мы предположили, что могут существовать обмены между двумя системами, которые изначально можно было бы представить отдельными и изолированными. И снова мы получили неожиданный результат", — говорит Вилли Шампенуа.

"Эти макроскопические водоросли, несмотря на фотосинтез, были чистыми потребителями кислорода, а не чистыми производителями. Это означает, что сообщества бактерий и беспозвоночных, живущие среди водорослей, потребляют больше органического вещества, чем производят сами водоросли. Это обязательно подразумевает, что этот избыток органического вещества должен поступать из внешнего источника".

Рассчитав баланс массы, исследователи пришли к выводу, что этот избыток органического вещества, вероятно, поставляется посидонией в форме растворённых органических молекул, диффундирующих от луга и подстилки посидонии к скалам.

Таким образом, существует двусторонний обмен между макроскопическими водорослями на скалах и лугами посидонии. Водоросли, принесённые со скал, могут накапливаться в подстилке посидонии и способствовать там первичной продукции. В свою очередь, морская трава может поставлять органические молекулы, которые диффундируют к скалам и усваиваются бактериальными сообществами, связанными с водорослями на скалах. Это взаимовыгодные отношения.

Это исследование даёт новое понимание для количественной оценки и понимания баланса органического углерода лугов посидонии в заливе Кальви, который изучается океанографами и морскими биологами Университета Льежа с 1980-х годов, в частности, через морскую исследовательскую станцию STARESO.