Сладкие пятна в море: Горы сахара под лугами морских трав
Морские травы играют важную роль в климате. Они являются одними из наиболее эффективных поглотителей углекислого газа на Земле. Учёные из Института морской микробиологии Макса Планка обнаружили, что морские травы выделяют в свои почвы (ризосферу) огромное количество сахара, в основном в форме сахарозы. В мировом масштабе это более 1 миллиона тонн сахарозы — достаточно для 32 миллиардов банок колы.
Такие высокие концентрации сахара удивительны, поскольку микроорганизмы обычно быстро потребляют любые свободные сахара в окружающей среде. Учёные выяснили, что морские травы выделяют фенольные соединения, которые подавляют активность большинства микроорганизмов, не давая им разлагать сахарозу. Это гарантирует, что сахароза остаётся погребённой под лугами и не превращается в CO2, который мог бы вернуться в океан и атмосферу. Открытие описано в журнале Nature Ecology & Evolution.
Фенолы защищают сахар от микробов
Концентрации сахара под морской травой оказались как минимум в 80 раз выше, чем когда-либо измеренные в морской среде. "Мы подсчитали, что во всём мире в ризосфере морских трав находится от 0.6 до 1.3 миллиона тонн сахара", — объясняет Мануэль Либеке.
"Мы долго пытались понять, почему сахарозу не потребляет большое сообщество микроорганизмов в ризосфере", — говорит ведущий автор Мэгги Согин. Оказалось, что морские травы, как и многие другие растения, выделяют в свои осадки фенольные соединения. "Фенолы являются антимикробными агентами и подавляют метаболизм большинства микроорганизмов. В наших экспериментах добавление фенолов, выделенных из морской травы, к микроорганизмам из ризосферы приводило к тому, что потреблялось гораздо меньше сахарозы".
Специалисты ризосферы
Небольшая группа микробных специалистов всё же способна процветать на сахарозе в этих сложных условиях. Согин предполагает, что эти "специалисты по сахарозе" не только могут её переваривать и разлагать фенолы, но и приносят пользу морской траве, производя необходимые для её роста питательные вещества, такие как азот.
Николь Дубилье поясняет механизм: "При среднем освещении растения используют большую часть производимого сахара для собственного метаболизма и роста. Но при высоком уровне света они производят больше сахара, чем могут использовать или запасти. Затем они выделяют избыток сахарозы в свою ризосферу. Это похоже на перепускной клапан".
Угрожаемые и критически важные местообитания
Луга морских трав — одни из наиболее угрожаемых местообитаний на планете. "Наши расчёты показывают, что если бы сахароза в ризосфере морских трав была разложена микробами, в атмосферу по всему миру было бы выброшено не менее 1.54 миллиона тонн углекислого газа", — говорит Либеке. "Это примерно эквивалентно выбросам CO2 от 330 000 автомобилей за год".
Ежегодные потери морских трав оцениваются до 7% в некоторых районах, что сравнимо с потерей коралловых рифов и тропических лесов. До трети мировых запасов морских трав, возможно, уже утрачено. "Наше исследование подчёркивает, насколько важно сохранять эти синие углеродные экосистемы", — заключает Согин.