Неожиданное сокращение численности морских вирусов в западном Средиземноморье связано с изменением климата

Группа учёных под руководством Института морских наук (ICM-CSIC) описала устойчивое и беспрецедентное снижение численности морских вирусов в северо-западном Средиземноморье за последние два десятилетия. Результаты исследования опубликованы в журнале ISME Communications.

Основой для выводов послужили самые длинные из известных временных рядов данных о морских вирусах на сегодняшний день — из Микробиологической обсерватории в Бланесе (BBMO) в Жироне.

Результаты исследования

Результаты показывают, что с 2011 года численность вирусов в морской воде постоянно снижалась, что совпадает с постепенным повышением температуры и прозрачности воды, а также со значительным сокращением содержания питательных веществ и биомассы фитопланктона. Эти изменения отражают процесс олиготрофизации — обеднение питательными веществами, — который преобразует морскую экосистему в более чистую и менее изменённую среду.

Хабиер Лопес-Альфорха, ведущий автор исследования, объясняет: «Мы наблюдаем чёткий сигнал того, что глобальные изменения, особенно изменение климата, перестраивают даже самые мелкие микробные сообщества — те, которые невидимы для человеческого глаза, но необходимы для функционирования океанов».

Роль морских вирусов в экосистемах

Морские вирусы выполняют критически важные функции в экосистемах: они регулируют популяции микроорганизмов, перерабатывают питательные вещества и могут способствовать переносу углерода на дно океана — ключевому процессу в глобальном регулировании климата.

Методы исследования

Работа основана на серии данных, собранных Микробиологической обсерваторией в Бланесе, где с 2001 года ежемесячно собираются пробы поверхностной воды. Это непрерывное усилие, охватывающее более двух десятилетий, делает BBMO уникальной обсерваторией во всём мире для изучения долгосрочной динамики микроорганизмов.

Исследование использовало передовые статистические инструменты, такие как обобщённые аддитивные смешанные модели (GAMMs), которые позволили команде смоделировать и понять выраженную сезонную изменчивость как микроорганизмов, так и различных переменных окружающей среды в этой части Средиземноморья. Кроме того, научная группа применила методы искусственного интеллекта — в частности, модели нейронных сетей — чтобы разгадать сложные взаимодействия между вирусами и их окружением.

Лопес-Альфорха уточняет: «Благодаря сочетанию передовой статистики и машинного обучения мы смогли увидеть за пределами непосредственной изменчивости и распознать скрытые закономерности, которые указывают на то, как вирусы реагируют на потепление и потерю питательных веществ».

Последствия для экосистем и общества

Снижение численности морских вирусов может иметь значительные последствия для экосистем и для общества. Изменяя контроль над популяциями микроорганизмов и эффективность переработки питательных веществ, эти изменения могут ускорить снижение продуктивности морей и повлиять на стабильность пищевой сети.

Долорс Вакье, исследователь из ICM, добавляет: «Если количество вирусов уменьшается, то изменяется и способ циркуляции питательных веществ в океане. Это может повлиять не только на баланс прибрежных экосистем, но и на деятельность человека, например, на рыболовство, от которого зависят целые общества в Средиземноморье».

Влияние на другие микроорганизмы и биогеохимические циклы

Исследование поднимает вопросы о том, как этот эффект на вирусные сообщества влияет на другие микроорганизмы и биогеохимические циклы. Фелипе Коутиньо комментирует: «Только с помощью длительных временных рядов мы можем отличить естественные колебания от тенденций, вызванных изменением климата. И в этом случае сигнал однозначен: вирусы сокращаются параллельно с олиготрофикацией Средиземноморья».

Учёные также утверждают, что соответствие анализам из других исследований, основанных на более коротких временных рядах в регионе, подтверждает обобщённую тенденцию по всему Средиземноморскому бассейну.

Исследование является результатом коллективных усилий различных исследователей ICM-CSIC, которые поддерживают работу обсерватории в Бланесе. Исследовательская группа сейчас работает над секвенированием и анализом генетического материала вирусов, собранных за эти годы, чтобы определить, отражается ли снижение численности также в изменениях генетического разнообразия вирусных сообществ.

Источник