Микроскопические водоросли с известковыми «щитами» на их оболочке – фитококколиты – достаточно быстро приспособляются к повышенному уровню углекислого газа в воде, что, вероятно, поможет им перенести закисление мирового океана при дальнейшем его насыщении углекислотой, заявляют немецкие океанологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
Океаны Земли представляют собой один из самых крупных природных резервуаров углекислого газа. В настоящий момент морские и океанические воды поглощают большую часть «излишков» углекислого газа, которые возникают благодаря деятельности человека. Повышение концентрации углекислоты в воде растворяет и ослабляет раковины морских организмов, использующих известь в качестве основного строительного материала для таких оболочек.
Эволюция в пробирке
Группа ученых под руководством Торстена Ройша (Thorsten Reusch) из Центра океанических исследований имени Гельмгольца в городе Киле (Германия) проследила за тем, как основные производители океанического известняка – микроскопические водоросли фитококколиты – реагируют на значительное повышение уровня углекислоты в среде их обитания. Эта водоросль может адаптироваться к меняющейся кислотности воды, смягчая негативные эффекты закисления океана.
Для этого ученые поймали в районе южного побережья Норвегии небольшое количество клеток водорослей Emiliania huxleyi и разделили их на три группы. Первая колония обитала в обычной океанической воде, вторая – в среде с тройной концентрацией СО2, а последняя – в условиях пятикратного превышения уровня углекислоты.
Клетка водоросли фитококколита Emiliania huxleyi под микроскопом. Фото: Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility)
Ученые выращивали колонии в течение года, периодически уменьшая размеры разраставшихся «ферм» водорослей. За это время в каждой колонии успело появиться и умереть около 500 новых поколений клеток. При повышенной кислотности адаптировавшиеся водоросли росли и накапливали кальций значительно быстрее, чем популяция обычного фитопланктона.
Как и ожидалось, повышенная концентрация СО2 негативно сказалась на темпах роста Emiliania huxleyi и на состоянии их известковых «щитов». По расчетам биологов, водоросли в обычной воде успели поделиться примерно 530 раз, тогда как фитопланктон в среде с средним уровнем СО2 достиг лишь 500 делений, а фитококколиты в третьей емкости прошли около 430 поколений. «С биохимической точки зрения наиболее важным открытием оказалось то, что водоросли через 500 поколений смогли адаптироваться и частично восстановить содержание кальция в клеточной стенке», подчеркнул профессор Ульф Рибезель (Ulf Riebesell), один из авторов исследования.
В то же время ученые отмечают, что адаптивная эволюция идет наиболее стремительно среди быстроразмножающихся организмов. Организмы, которые размножаются медленнее, имеют меньше шансов приспособиться к быстро меняющимся условиям. Как отметил профессор Рибезель, «история Земли доказывает, что изменения, сравнимые с тем, что происходит сейчас, всегда заканчивались массовыми вымираниями, даже если они шли в 100 раз медленнее, чем мы это наблюдаем».
Выживание приспособленного
Тем не менее, Emiliania huxleyi выжили и приспособились к повышенному уровню углекислоты в среде обитания. Ученые сравнили жизнеспособность водорослей из сосудов с нормальной и «кислой» водой, поместив небольшое количество микроорганизмов в емкости с одинаково высокой концентрацией СО2.
Оказалось, что фитококколиты из колоний, «воспитанных» в закисленной воде, размножались и росли быстрее, чем их конкуренты из сосуда с обычной водой. Интересно, что такие водоросли не утратили приспособленности к обычным условиям среды – здесь они росли так же быстро, как и «стандартные» Emiliania huxleyi.
По расчетам исследователей, популяция устойчивых к СО2 кокколитов будет в три раза крупнее колонии своих обычных «родственников» через две недели бурного роста. Кроме того, такие микроорганизмы удерживали несколько больше углекислоты в своих панцирях по сравнению с обычными водорослями, что крайне важно для прогнозирования последствий изменения климата.
Ученые полагают, что столь быстрые темпы приспособления водорослей к высокому уровню СО2 в воде позволяют надеяться на то, что их популяция не уменьшится при изменении климата, и они продолжат фиксировать углекислоту в своих известковых «щитах».
В дальнейшем исследователи хотят сравнить данные, полученные в лаборатории, с результатами опытов в естественных условиях.
Комментариев на данный момент: 0. Вы можете добавить комментарий.Связанные записи
Что такое цветение планктона?
Ультразвук победит "красные приливы"
Планктонные водоросли, как и бактерии, обитают везде, где есть подходящие условия
Морские биологи предупреждают: коралловые рифы могут исчезнуть к 2050 году
Водоросли едят со дна
Комментарии (0)