Как водоросли выживают в бушующих волнах: не только гибкость

Морские водоросли — важнейшие виды-основатели, служащие пищей и средой обитания для множества организмов. Однако водоросли, прикреплённые к скалистым берегам, постоянно рискуют быть сорванными или сломанными мощными волнами. Как они выживают в приливно-отливной зоне?

Исследователи под руководством Патрика Мартоне (Университет Британской Колумбии) изучили стратегии выживания водорослей в условиях сильного течения. Ранее считалось, что ключевым свойством является гибкость, позволяющая водорослям менять форму и снижать сопротивление (drag). Однако новое исследование, опубликованное в American Journal of Botany, показывает, что разные виды используют для этого разные механизмы.

Эксперимент: водоросли в потоке

Учёные собрали слоевища шести видов водорослей (четыре ветвистых и два пластинчатых) на побережье Калифорнии и поместили их в рециркуляционную гидродинамическую трубу. Они измерили сопротивление и изменения формы и размера при 15 различных скоростях потока воды — от 0 до 4 м/с.

Две стратегии реконфигурации

Все виды сильно меняли форму при увеличении скорости потока, что ограничивало сопротивление. Однако:

• Пластинчатые водоросли оказались «изменяющими форму» — они снижали сопротивление в основном за счёт складывания и сжатия.
• Ветвистые водоросли выступили как «уменьшающие площадь» — они компенсировали форму, склонную к высокому сопротивлению, за счёт переориентации и сжатия ветвей, уменьшая площадь слоевища, проецируемую в поток.

Таким образом, гибкость действует двумя различными способами: позволяет водорослям менять форму и уменьшать площадь.

Сложности прогнозирования

Исследование выявило проблему: измерения, экстраполированные с низких скоростей потока, не всегда соответствовали наблюдаемым при высоких скоростях. Это затрудняет прогнозирование поведения водорослей в условиях настоящих разбивающихся волн, где критически важна быстрая реакция для реконфигурации.

«Понимание того, как естественный отбор может действовать на способность менять форму или уменьшать размер в потоке, может дать нам представление о морфологической эволюции прибрежных водорослей», — заключает Патрик Мартоне.

Дальнейшая работа будет включать создание гибких моделей водорослей в лаборатории, чтобы изучить, как точные изменения в ветвлении влияют на сопротивление. Это поможет лучше понять, как волны «лепили» водоросли в ходе эволюции.