Исследование показывает, как жизненно важные водоросли кораллов адаптируются к потеплению морей
Учёные из Университета Саутгемптона показали, как конкретный тип симбиотических водорослей, живущих в тканях кораллов, способен адаптироваться и выживать при более высоких температурах морской воды, вызванных глобальным потеплением.
Исследователи выявили, что один конкретный вид фотосинтезирующих организмов, называемых зооксантеллами, способен изменять часть своего химического состава, чтобы выжить в более тёплых морях, которые оказываются смертельными для других похожих видов зооксантелл. Выживание этих одноклеточных организмов важно, поскольку они помогают защищать кораллы от риска обесцвечивания.
Кораллы живут во взаимовыгодных отношениях (симбиозе) с зооксантеллами: водоросли получают укрытие, CO2 и питательные вещества, а кораллы — продукты фотосинтеза, которые могут обеспечивать до 90% их энергетических потребностей.
Если температура поднимается всего на 1˚C выше летнего максимума, фотосинтетический аппарат зооксантелл может начать давать сбои, и симбиоз разрушается. В результате коричневатые симбионтные водоросли теряются, и белый известковый скелет коралла просвечивает сквозь прозрачную ткань — это явление известно как обесцвечивание кораллов. Это может привести к голоданию коралла, повышению уязвимости к болезням и часто к гибели.
Уже известно, что некоторые виды зооксантелл более терпимы к теплу, чем другие, но это новое исследование прокладывает путь к более точному определению того, какие кораллы смогут успешно выживать в более тёплых водах будущего. Результаты опубликованы в журнале Coral Reefs.
Учёные из Coral Reef Laboratory Университета Саутгемптона совместно с коллегами из University Hospital Southampton использовали масс-спектрометрическую установку больницы для анализа липидных молекул — строительных блоков мембран клеток зооксантелл. Эти мембраны, среди прочего, играют ключевую роль в помощи водорослям улавливать энергию солнца и превращать её в пищу.
Команда сравнила термоустойчивый вид зооксантелл с менее устойчивым и обнаружила, что более жизнеспособный из двух может адаптировать липидный состав своих мембран, чтобы выдерживать стресс от более высоких температур. Они обнаружили разные химические свойства у термотолерантного вида по сравнению с их менее устойчивыми аналогами.
Ведущий исследователь, морской биолог д-р Сесилия Д'Анджело: «Это важный шаг вперёд в понимании того, как кораллы могут справляться с глобальным потеплением. Наши результаты показывают, что коралловые симбионты используют несколько стратегий для защиты себя от избыточного тепла.
Обнадёживает, что у кораллов есть механизмы для адаптации к высоким температурам морской воды, однако не все они обладают одинаковой способностью к этому. Один из изученных нами видов симбионта испытывал сильный стресс уже при 30˚C. Эта температура считается критическим порогом для выживания кораллов во многих регионах мира. Сбой защитных механизмов выше этого порога может объяснить наблюдения нашего предыдущего исследования: лишь очень немногие виды симбионтов способны процветать в условиях экстремальных температур, таких как в самом тёплом коралловом водоёме мира — Персидском/Аравийском заливе, где летние максимумы регулярно достигают 35˚C».
Д-р Д'Анджело заключила, что в этой области можно провести больше исследований: «Глобальное потепление в сочетании с другими формами экологического стресса, такими как нехватка питательных веществ, может значительно снизить разнообразие коралловых симбионтов и их хозяев. Наше сотрудничество с коллегами из University Hospital Southampton позволяет сочетать эксперименты с кораллами в строго контролируемых лабораторных условиях с молекулярным анализом с использованием передовой масс-спектрометрии. Это ставит нас в отличное положение для понимания механизмов, позволяющих кораллам реагировать на окружающую среду, и определения степени, в которой эти процессы помогут кораллам адаптироваться к повышению температуры морской воды».