Ученые использовали продвинутые технологии наблюдения за планктоном во время красного прилива на побережье Южной Калифорнии. Они впервые подтвердили в полевых условиях, что вертикальная миграция в толще воды одноклеточных водорослей Lingulodinium polyedra позволяет им эффективно размножаться. Большое количество этих организмов придает воде красный оттенок, а также может привести к серьезным отклонениям от нормы химических и физических условий экосистемы прибрежного океана. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В 2020 году у побережья Южной Калифорнии произошло масштабное явление красного прилива, которое вызвало впечатляющие проявления биолюминесценции. Причиной этого зрелища стала экстремально высокая плотность планктона — динофлагеллят, известных как Lingulodinium polyedra (L. polyedra). Они способны излучать неоново-голубое свечение. Как и многие другие виды, L. polyedra наделена парой жгутиков — хлыстовидных придатков, которые продвигают одноклеточный организм по воде. Это событие также привело к вредному цветению этих организмов. Во время этого цветения в воде оказались токсины, способные нанести вред морской жизни, а уровень растворенного кислорода упал почти до нуля из-за разложения огромного количества биомассы. Недостаток кислорода привел к гибели рыб и другим разрушительным последствиям для местных экосистем. Схожее событие произошло в 2020 году и у берегов Камчатки.
Теперь ученые впервые определили, как этот вид планктона смог создать такое исключительно плотное цветение. Ответ кроется в замечательной способности динофлагеллят плавать, что дает им конкурентное преимущество перед другими видами фитопланктона.
Команда ученых проводила работы в разгар красного прилива на берегу Южной Калифорнии. Они использовали Wirewalker — автономную систему вертикального профилирования. Этот прибор был разработан в Институте океанографии Скриппс. Он позволяет непрерывно измерять физические и биохимические условия от поверхности моря до морского дна, достигая глубины 100 метров. Прибор приводится в действие волновой энергией и перемещается вверх и вниз по швартовному тросу, прикрепленному к бую, одновременно измеряя температуру, соленость, глубину, уровень солнечного света, флуоресценцию хлорофилла и концентрацию нитратов. Ученые также сделали приповерхностные изображения цветения с помощью Imaging FlowCytobot (IFCB), роботизированного микроскопа, установленного на морском причале. Кроме того, исследователи изучили данные долгосрочного мониторинга океана, собранные Калифорнийским объединением исследований океанического рыболовства (CalCOFI), и долгосрочные данные о швартовке, чтобы увидеть другие последствия цветения.
Ученые выяснили, что L. polyedra очень подвижны: они спускаются на глубину 30–40 метров в сумерках после 18–24 часов плавания. Там динофлагелляты поглощают нитрат, который действует как питательное вещество для роста планктона, а затем возвращаются на поверхность около полудня для фотосинтеза при максимальном солнечном свете. Авторы обнаружили, что именно эта вертикальная миграция позволила динофлагеллятам перерасти своих неподвижных конкурентов, в том числе другие виды фитопланктона. Анализ климатических данных за более чем 70 лет показал, что цветение создало физические и химические условия в толще воды, которые отклоняются от нормы. Это указывает на потенциальную возможность массового цветения динофлагеллят повлиять на здоровье экосистемы прибрежного океана.
«Идея о том, что вертикальное плавание дает динофлагеллятам конкурентное преимущество, на самом деле возникла более полувека назад, но только сейчас у нас есть технология, чтобы окончательно доказать это в полевых условиях», — пишут авторы статьи.
Эти новые открытия имеют важное значение для понимания динамики красных приливов и их воздействия на морскую экосистему. Они помогут ученым разработать стратегии для прогнозирования и управления красными приливами, чтобы минимизировать их вредные последствия. Кроме того, результаты исследования могут быть применимы и в других областях, где планктон играет важную роль, таких как аквакультура и экологические системы.
Автор: Дария Пляченко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
