Кораллы получают энергию двумя способами: во-первых, посредством фотосинтеза своих симбиотических водорослей, а во-вторых, путём поглощения мелких пищевых частиц, таких как планктон, непосредственно из воды. С научной точки зрения этот процесс известен как «гетеротрофия».
В исследовании, опубликованном в Communications Biology
Международная группа учёных, в которую входит учёный из Бремена Марлен Штур (ZMT), сообщает, что вклад гетеротрофного потребления пищи в производство энергии у кораллов до сих пор часто значительно недооценивался. Причина кроется в самих методах измерения.
Коралловые рифы обеспечивают средства к существованию миллионам людей — через рыболовство, защиту побережья или туризм. Но климатический кризис оказывает всё большее давление на рифы по всему миру. Недавние научные публикации, такие как Global Tipping Points Report, предупреждают, что эти важные экосистемы могут вскоре достичь переломного момента.
Исследователи пытаются выяснить, как кораллы могут повысить свою устойчивость к повышению температуры и закислению океана. Для этого необходимо детально изучить, как кораллы питаются, какова роль прямого поглощения планктона и каков вклад их симбионтов-водорослей.
Методы измерения гетеротрофного питания кораллов
До сих пор гетеротрофную долю питания кораллов в основном измеряли путём анализа изотопов углерода в тканях кораллов. Исследователи из Университета Род-Айленда и Центра тропических морских исследований Лейбница (ZMT) в Бремене показали, что один этот метод не даёт полной картины.
Большая часть углерода, полученного из гетеротрофной пищи, не остаётся в тканях кораллов, а выводится или быстро расходуется. В отличие от этого изотопы азота и некоторые жирные кислоты являются гораздо более эффективными маркерами. Эти вещества непосредственно попадают в ткани коралла и сохраняются в них в течение длительного времени.
Эксперименты по изучению питания кораллов
В ходе экспериментов, проведённых в 2019 году в Межвузовском институте морских наук (IUI) в Эйлате, Израиль, команда работала со строительным рифом — каменистым кораллом Stylophora pistillata, широко изучаемым видом, распространённым в тропических рифах.
В течение 22-дневного эксперимента исследователи систематически изучали пищевое поведение кораллов, подвергая их различным сценариям кормления: некоторые колонии не кормили, некоторые кормили два раза в неделю, другую группу кормили шесть раз в неделю, а другую группу предварительно обесцветили, а затем интенсивно кормили. В качестве корма использовали свежевыращенных личинок артемии (зоопланктон).
«Затем мы измерили физиологические параметры, такие как фотосинтетическая активность, плотность симбионтов водорослей, содержание хлорофилла, рост и запасы белка, чтобы сделать видимыми эффекты кормления», — объясняет Штур из ZMT.
Методологически исследователи применили три взаимодополняющих подхода: они проанализировали стабильные изотопы углерода и азота, изучили профили жирных кислот и непосредственно измерили количество добычи, которую потребляли кораллы.
«Благодаря этой комбинации мы смогли определить, какие маркеры лучше всего подходят для определения вклада гетеротрофного питания», — говорит первый автор Коннор Лав из Университета Род-Айленда.
Эксперименты показали, что Stylophora pistillata поглощает питательные вещества из пищи не равномерно, а выборочно. Азот включается в ткань гораздо более интенсивно, чем углерод. Углерод, напротив, часто расходуется или выделяется в виде слизи.
«Таким образом, многие общепринятые методы, основанные на анализе изотопов углерода, значительно недооценивают истинную долю гетеротрофного питания», — говорит Штур. «В то же время мы продемонстрировали, что изотопы азота и специфические биомаркеры жирных кислот являются очень надёжными индикаторами потребления пищи — как у кораллов, так и у симбионтов».
Результаты исследования подчёркивают, что предыдущие стандартные методы не всегда точны, и что сочетание нескольких маркеров даёт более реалистичную картину поглощения питательных веществ.
«Если в тканях обнаруживается только часть поглощённых питательных веществ, то важный вклад в питание остаётся незамеченным», — говорит Лав. «Использование более надёжных маркеров, таких как изотопы азота и профили жирных кислот, позволит нам более точно отслеживать, как кораллы балансируют управление своей энергией между автотрофным фотосинтезом и гетеротрофным питанием».
Исследователи добавляют, что проверенные биомаркеры помогут экспериментальным исследованиям, программам мониторинга и усилиям по восстановлению рифов лучше оценить, например, насколько кораллы усваивают питательные вещества в дополнение к фотосинтезу, чтобы компенсировать стресс.
Эксперименты также показали, что кормление улучшило некоторые физиологические параметры, но не могло полностью компенсировать последствия обесцвечивания кораллов.
Исследование показывает, что общепринятые методы значительно недооценивают вклад гетеротрофного питания у кораллов. Это создаёт потенциальный риск неправильной оценки устойчивости рифов в моделях экосистем или проектах восстановления.
Результаты имеют решающее значение для понимания того, как кораллы реагируют на стресс окружающей среды и выживают в бедных питательными веществами морских средах. Когда температура океана повышается или после обесцвечивания, способность поглощать дополнительную пищу может иметь решающее значение.
«Рифы — это сложные и продуктивные экосистемы, стабильность которых во многом зависит от питания отдельных кораллов. Если кораллы могут компенсировать потери энергии и питательных веществ за счёт повышенной гетеротрофии, они могут лучше противостоять стрессовым событиям, таким как обесцвечивание, вызванное жарой», — говорит Штур. «Более точные оценки устойчивости рифов поддерживают принятие решений в области защиты побережья, рыболовства и туризма».
Лав добавляет: «Для защиты рифов наше исследование посылает два чётких сообщения: во-первых, кораллы, вероятно, полагаются на гетеротрофное питание больше, чем считалось ранее, что связывает выживаемость рифов с динамикой океанского планктона. Во-вторых, мы нашли надёжный набор биомаркеров, которые служат ценным инструментом для оценки пищевого статуса и устойчивости кораллов для информирования моделей экосистем, стратегий управления и усилий по восстановлению».
Другие новости по теме
- От клеток до полей: лабораторные мыши теряют тревожность после недели на свежем воздухе
- Видеть или не видеть: как отличить «отсутствие» от «незнания» для улучшения сохранения морских птиц
- Исследование выявило опасные зоны для крупных морских птиц в рыбной ловле
- Впервые за последние 50 лет в Японии не будет панды после того, как из токийского зоопарка уйдут близнецы.
- Глубоководный кальмар маскировался под стебли губок в тихоокеанской бездне
- Иконическая окаменелость «Маленькая Стопа» может представлять новый вид предков человека.
- Новый метод отслеживания показывает распространение антибиотикорезистентности в окружающей среде Гонконга
- Земледельцы повысили биоразнообразие Европы за последние 12 000 лет
- Волк вернулся в округ Гранд после пересечения границы с Нью-Мексико
- Модель глубокого обучения предсказывает формирование плодовых мушек, клетка за клеткой
Другие новости на сайте
- Скрытая химия минералов железа объясняет, как почвы удерживают углерод
- Молекулы как переключатели для устойчивых технологий, управляемых светом
- Поведение электронов при комнатной температуре превосходит ожидания, намекая на сверхэффективную электронику
- Новое исследование показывает, что Zillow Zestimate снижает неопределённость и улучшает результаты для покупателей и продавцов
- Космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман обнаружит тысячи новых космических пустот
- Солнечные панели над сельскохозяйственными культурами могут повысить комфорт работников ферм
- Изменение климата может по-разному влиять на заболевания человека
- Поиск тёмной материи сужается: детектор устанавливает новые ограничения и обнаруживает солнечные нейтрино
- Модуляция ключевого взаимодействия предотвращает проникновение вируса в клетки.
- От клеток до полей: лабораторные мыши теряют тревожность после недели на свежем воздухе