Люди влияли на рост сине-зелёных водорослей в озёрах тысячи лет
В последние годы всё чаще сообщается о токсичном цветении сине-зелёных водорослей летом, даже в немецких озёрах, из-за потепления климата и увеличения поступления питательных веществ. Однако, как выяснилось, человек влиял на развитие сине-зелёных водорослей ещё с бронзового века, примерно с 2000 г. до н.э.
К такому выводу пришли исследователи из Немецкого исследовательского центра геонаук (GFZ) и их коллеги в исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology. Поскольку некоторые сине-зелёные водоросли, также известные как цианобактерии, из-за своего малого размера не оставляют видимых ископаемых следов в отложениях, об их эволюции в озёрах за последние столетия и тысячелетия известно мало.
Используя ДНК из донных отложений, исследователи впервые смогли расшифровать историю сине-зелёных водорослей за последние 11 000 лет в осадках озера Тихер-Зе в Мекленбурге (Германия).
ДНК как ключ к отслеживанию сине-зелёных водорослей
В отличие от, например, диатомовых водорослей, большинство цианобактерий не оставляют в осадке окаменелых следов, позволяющих провести обширную таксономическую дифференциацию как отдельных видов. Поэтому мало что известно о том, как сине-зелёные водоросли в наших озёрах эволюционировали на протяжении нескольких тысячелетий.
«Однако новые методы теперь позволяют обнаруживать ДНК различных организмов в отложениях, и это позволяет нам расшифровать историю этих цианобактерий», — объясняет Эбука Нвосу из GFZ, ведущий автор нового исследования.
Для этого исследования учёные выбрали отложения из озера Тихер-Зе в природном парке Носсентин-Швинцер-Хайде. «Мы очень хорошо знаем это озеро и очень точно датировали его отложения, поскольку оно много лет является частью программы мониторинга озёр TERENO в GFZ», — поясняет Ахим Брауэр.
Для исследования была определена ДНК цианобактерий в 11-метровом керне донных отложений, а затем проанализированы как количество и состав видов сине-зелёных водорослей, так и их разнообразие.
Эволюция сине-зелёных водорослей за тысячелетия: особое влияние человека
Таким образом, исследователи смогли показать, что сине-зелёные водоросли уже присутствовали в самых старых изученных образцах возрастом 11 000 лет, вскоре после образования озера. Однако количество и разнообразие видов были очень низкими, и сине-зелёные водоросли, вероятно, не играли особой роли в экосистеме озера.
Это не менялось на протяжении многих тысячелетий. Только с появлением первых находок захоронений бронзового века около озера, начиная примерно с 2000 г. до н.э., количество и видовые сообщества сине-зелёных водорослей значительно увеличились. «Это говорит о том, что даже ранние культуры оказывали влияние на баланс питательных веществ в озере за счёт сельскохозяйственной деятельности», — говорит Эбука Нвосу.
Впоследствии естественное состояние, предшествовавшее этим первоначальным изменениям, так и не было восстановлено. Напротив, с каждой последующей фазой заселения, и предпочтительно в более тёплых климатических условиях, сине-зелёные водоросли и их видовые сообщества продолжали размножаться в озере Тихер-Зе.
С началом промышленного сельского хозяйства с сильно возросшим поступлением азота это развитие ускорилось ещё больше. «Однако условия для этого развития были созданы гораздо раньше, чем мы предполагали ранее», — говорит Сюзанна Либнер. И добавляет, что увеличение численности сине-зелёных водорослей, вызванное питательными веществами, вероятно, будет и в дальнейшем благоприятствовать всё более тёплым летам.