Исследователи из Центра экологических исследований HUN-REN разработали новый метод трёхмерного моделирования, который точно количественно определяет, как микроводоросли влияют на условия подводного освещения — один из наиболее важных факторов в здоровье водных экосистем.
Опубликовано в журнале Water Research
В статье, опубликованной в журнале Water Research, рассматривается давняя проблема в гидробиологии: измерение проективной площади — поверхности, блокирующей свет — у различных видов микроводорослей, многие из которых образуют колонии или имеют сложные формы. Эти проективные площади определяют, сколько света проникает в водные толщи, напрямую влияя на фотосинтез, производство кислорода и экологический баланс в пресноводных водоёмах.
«Цветение водорослей — это не только биомасса», — говорит ведущий автор, доктор Габор Борич. «Форма и структура водорослей имеют не меньшее значение. Два вида с одинаковым объёмом могут различаться в шесть раз по количеству блокируемого ими света».
Использование 3D-моделей
Используя 3D-модели 844 распространённых пресноводных микроводорослей, включая цианобактерии, диатомовые водоросли и зелёные водоросли, команда провела более 2000 виртуальных симуляций для каждого организма, чтобы рассчитать, как каждый вид затеняет своё окружение при различных ориентациях. Метод, проверенный на аналитических моделях для выпуклых форм, достиг точности проекции более 95%.
Результатом стала первая в мире всеобъемлющая база данных проективных площадей для пресноводных микроводорослей, которая теперь доступна для общественности.
Новый инструмент для исследователей и управляющих водными ресурсами
Исследователи и управляющие водными ресурсами теперь могут оценить, как сообщества фитопланктона изменяют световые режимы, используя новый показатель, называемый фактором затенения (Fsh) — потенциальный переломный момент в оценке качества воды и моделировании экосистем.
Важно отметить, что исследование показывает, как различные морфологические адаптации — такие как длина нитей, расстояние между колониями или спиральные структуры — могут влиять на экологический успех видов при различных условиях освещения. Оно также объясняет, почему упрощённые показатели биомассы часто не отражают истинное экологическое воздействие цветения водорослей.
«Это больше, чем академический прорыв», — говорит соавтор доктор Габор Варбиро. «Теперь у нас есть инструмент, который может переосмыслить десятилетия данных мониторинга фитопланктона с точки зрения фактической экологической функции — не только чисел, но и эффектов».
Исследование использует облачную инфраструктуру HUN-REN и устанавливает новый стандарт для экологии водных организмов на основе признаков и обеспечивает основу для разработки биоиндикаторов, учитывающих освещение, для оценки здоровья пресноводных водоёмов.
Предоставлено Центром экологических исследований HUN-REN.