Неожиданные стратегии выживания планктона в альпийских озёрах имеют глобальное значение

от

Альпийские озёра — одни из самых суровых водных сред на Земле. Расположенные на большой высоте, они подвергаются интенсивному ультрафиолетовому излучению (УФИ), резким колебаниям температуры и освещённости, а также низкому содержанию питательных веществ. Тем не менее эти экосистемы полны жизни, которая не только выживает, но и процветает в таких условиях. Как это возможно?

Этот вопрос был в центре моей мемориальной лекции Балди, прочитанной на 37-м Конгрессе Международного общества лимнологов. Я поделился новыми исследованиями, раскрывающими ряд неожиданных стратегий выживания планктона, которые могут также дать более широкое представление о пресноводных и морских экосистемах, сталкивающихся с растущим экологическим стрессом. Лекция [опубликована](https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/20442041.2025.2497248) в журнале Inland Waters.

Первая ключевая тема — фотозащита, или как организмы защищаются от потенциального ущерба от воздействия солнечного ультрафиолетового излучения (УФИ).

В альпийских озёрах УФИ может серьёзно повреждать ДНК, препятствовать фотосинтезу и нарушать целостность клеток.

Давно известно, что планктонные организмы производят фотозащитные соединения, такие как миоспорин-подобные аминокислоты (МАА) и каротиноиды, чтобы смягчить эту угрозу. Новым является наше понимание того, что эта защита определяется не только воздействием УФ-излучения.

Я представил данные, показывающие, что доступность азота, температура воды и даже давление травоядных зоопланктона совместно определяют экспрессию и накопление этих соединений. Этот мультифакторный контроль предполагает, что фотозащита — это динамический, экологически интегрированный ответ. Это не просто солнцезащитный крем, это точно настроенная адаптация, формируемая экосистемными взаимодействиями.

Я считаю, что понимание этих компромиссов необходимо для прогнозирования того, как планктонные сообщества будут реагировать на глобальные факторы, такие как потепление (например, более раннее исчезновение ледяного покрова), обогащение питательными веществами и сдвиги в структуре пищевых сетей.

Второе крупное недавнее открытие связано с микробным получением энергии.

В бедных питательными веществами альпийских озёрах некоторые бактерии развили необычайно универсальную стратегию, называемую двойной фототрофией. Эти микробы обладают как аэробным аноксигенным фотосинтетическим механизмом, так и протонными насосами на основе родопсина, что позволяет им улавливать световую энергию через две независимые системы. Эта двойная установка позволяет им приспосабливаться к изменениям качества и интенсивности света, поддерживая производство энергии в условиях ограничения углерода.

Интересно, что наши недавние работы и работы морских коллег предполагают, что аналогичные механизмы могут иметь место у некоторых эукариотических фитопланктонов. Если это подтвердится, это может изменить наше представление о потоке солнечной энергии в водных системах, как в пресноводных, так и в морских пелагических регионах.

Наконец, мы обращаемся к вирусам не как к простым агентам смерти, а как к неожиданным игрокам в стабильности экосистем. В альпийских озёрах мы выявили новые вирусные группы, включая полинтон-подобные вирусы и вирофаги, которые, по-видимому, инфицируют и разрушают гигантские вирусы, которые в противном случае убили бы ключевых микробных хозяев. Эти более мелкие «паразитические» вирусы могут действовать как телохранители, косвенно защищая популяции хозяев от коллапса.

Вирусная интерференция может играть ключевую роль в стабилизации популяций микроэукариот, влияя на структуру пищевых сетей и поддерживая продуктивность в системах, где даже незначительные нарушения могут иметь каскадные последствия. Понимание этих многоуровневых динамик «вирус-вирус-хозяин» открывает совершенно новую перспективу на роль вирусов в водных экосистемах.

Вместе взятые, эти находки подчёркивают замечательную адаптивность планктона в экстремальных условиях окружающей среды. Но более того, они напоминают нам, что стратегии, развившиеся в альпийских озёрах, могут быть отражены или даже усилены в других водных системах, сталкивающихся с быстрыми изменениями окружающей среды. Расшифровывая, как жизнь сохраняется на окраинах, мы получаем мощное представление об устойчивости, пластичности и будущих траекториях планктонной жизни по всему миру.

Рубен Соммаруга — учёный-лимнолог из Уругвая и Австрии, профессор университета в Институте экологии Университета Инсбрука, Австрия. В течение последних трёх десятилетий его долгосрочные исследовательские цели были направлены на понимание того, как организмы адаптируются к суровым условиям окружающей среды, типичным для высокогорных экосистем, и как на процессы в озёрах влияют различные глобальные изменения. Он изучал экологию высокогорных озёр, включая те, которые пострадали от отступления ледников, сочетая методы лимнологии, микробиологии и наук об окружающей среде для анализа сложных экологических взаимодействий. Эти исследования привели к более чем 160 международным научным публикациям.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте