В северной Калифорнии лосось — это не просто рыба, это краеугольный камень племенных традиций, двигатель туризма и признак здоровых рек. Поэтому неудивительно, что учёные из Университета штата Аризона (NAU) и Калифорнийского университета в Беркли, работающие вдоль реки Игл, обнаружили микрофабрику питательных веществ, которая поддерживает здоровье рек и позволяет лососю процветать.
Исследование учёных опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. В нём показано, как партнёрство между водорослями и бактериями работает как чистая азотная машина природы, превращая азот из воздуха в пищу, которая питает речные экосистемы без использования удобрений или загрязняющих веществ. Скрытая фабрика питательных веществ увеличивает популяцию водных насекомых, от которых зависит рост и выживание молодого лосося.
В основе открытия учёных лежит тип диатомовых водорослей — одноклеточных водных растений в стеклянной оболочке, — под названием Epithemia. Золотисто-коричневые диатомовые водоросли, размером меньше крупинки поваренной соли и примерно толщиной с человеческий волос, играют огромную роль в поддержании продуктивности рек.
Внутри каждой диатомовой водоросли живут бактериальные партнёры, размещённые в клетке, называемые диазопластами — крошечные отсеки для фиксации азота, которые преобразуют воздух в пищу для растений. Диатомовые водоросли Epithemia улавливают солнечный свет и производят сахар, который диазопласт использует для превращения атмосферного азота в питательную форму. Взамен диазопласт обеспечивает диатомовые водоросли азотом, который помогает им продолжать фотосинтез.
«Это природный аналог чистого канала питательных веществ от солнечного света до рыбы, без стока, который создаёт вредные цветения водорослей», — сказала Джейн Маркс, профессор биологии в Университете штата Аризона и ведущий автор исследования.
К концу лета, по словам Маркс, нити зелёных водорослей Cladophora обвиты ржаво-красной Epithemia вдоль реки Игл. На этом этапе дуэты водорослей и бактерий поставляют до 90% нового азота, поступающего в пищевую сеть реки, обеспечивая травоядных насекомых топливом, которое им нужно, и питая лосося снизу вверх.
«Здоровые реки не просто существуют — они поддерживаются экологическими взаимодействиями, такими как это партнёрство», — сказала Мэри Пауэр, соавтор исследования и директор факультета заповедника Анжело на побережье в Беркли, где проводилось полевое исследование.
«Когда местные виды процветают в здоровых пищевых сетях, реки обеспечивают чистую воду, дикую природу и необходимую поддержку для рыболовства и активного отдыха на природе».
Используя передовые методы визуализации, исследовательская группа наблюдала, как партнёры обмениваются жизненными ресурсами в идеальном цикле: диатомовые водоросли использовали солнечный свет и углекислый газ для производства сахара и делились им с бактерией, которая затем использовала сахар для превращения азота из воздуха в пищу для растений. Этот азот помогал диатомовым водорослям производить ещё больше сахара, потому что ключевым ферментам фотосинтеза требуется много азота.
«Это похоже на сделку рукопожатия: обе стороны получают выгоду, и вся река процветает», — сказал Майк Зампини, постдокторский исследователь в NAU и руководитель исследования по отслеживанию изотопов. «Результат — прекрасно отлаженный цикл энергии и питательных веществ».
Это партнёрство не уникально для реки Игл. Epithemia и аналогичные команды диатомовых водорослей и диазопластов обитают в реках, озёрах и океанах по всему миру, часто в местах, где азота не хватает. Это означает, что они могут незаметно повышать продуктивность во многих других экосистемах.
Помимо своей роли в природе, этот чистый и эффективный обмен питательными веществами может вдохновить на создание новых технологий, таких как более эффективное биотопливо, натуральные удобрения, которые не загрязняют окружающую среду, или даже сельскохозяйственных культур, генетически модифицированных для производства собственного азота, что сократит расходы фермеров и снизит воздействие на окружающую среду.
«Когда природа создаёт такие элегантные решения, — сказала Маркс, — это напоминает нам о том, что возможно, когда люди, места и открытия объединяются».
Другие новости по теме
- Самые известные в мире сумчатые летяги снова стали родителями
- Растения, доминирующие дома, часто становятся инвазивными видами за границей, говорится в исследовании
- Комплекс моделей демонстрирует положительные эффекты агротехнических практик, учитывающих климатические изменения.
- Расширение существующей теории об эволюции хозяина и микробиома
- Деревья в городах: когда их нужно удалять и как это делать правильно
- Подход с использованием генетических отпечатков пальцев улучшает обнаружение генетически отредактированных организмов
- Повышение температуры океана угрожает жизненно важному морскому микробу — Prochlorococcus
- Малыши-черепахи исчезают в Индийском океане на годы: теперь модель показывает, куда они могут плыть
- Новая технология для борьбы с цветением токсичных водорослей и гибелью рыбы
- Создание условий для ускоренного старения молодых деревьев может увеличить количество мест обитания для диких животных — и это можно сделать без бензопил
Другие новости на сайте
- Отслеживание пластика в глубоководных районах: как Левантийский бассейн стал местом скопления упаковочных отходов
- 🎮 Xbox случайно намекнул на внезапный релиз Supermarket Simulator в Game Pass! 🛒
- Основатель Pinecone Эдо Либерти — о том, почему следующий прорыв в ИИ произойдет благодаря поиску (TechCrunch Disrupt 2025)
- Cognition AI привлекла $400 млн при оценке в $10,2 млрд, несмотря на турбулентность
- Режим ИИ от Google добавил 5 новых языков, включая хинди, японский и корейский
- Polestar 5 EV 2026: модель с мощностью до 871 лошадиной силы
- Биткойн приближается к отметке в 112 тысяч долларов, пока акции достигают рекордных максимумов
- Предпродажа Little Pepe на 18 миллионов долларов: почему мем-монета с изображением маленькой лягушки утверждает, что создаст собственный блокчейн
- Модели эмбрионов на основе стволовых клеток открывают путь к пониманию фертильности
- «Оптическое сито» позволяет легко обнаружить мельчайшие частицы пластика в окружающей среде