По мере своего роста кораллы купаются в море морских микробов, таких как бактерии, водоросли и вирусы. Хотя эти чрезвычайно многочисленные и крошечные микроорганизмы по-разному влияют на коралловые сообщества, новое исследование, проведенное учеными из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), Бермудского института океанологии (BIOS) и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB). показывает, что кораллы также влияют на микробы в окружающих их водах.
В ходе новых лабораторных наблюдений за взаимодействием между кораллами и планктонными бактериями, известными как пикопланктон, исследователи обнаружили, что кораллы выборочно питаются определенными типами бактерий - теми же бактериями, росту которых способствуют органические вещества и питательные вещества, выделяемые кораллы.
«Мы знаем, что морские микробы играют важную роль в перемещении питательных веществ и переработке вещества в формы, которые более удобны для кораллов», - говорит микробиолог WHOI Эми Апприлл, один из авторов статьи, опубликованной 12 октября., 2016, в журнале «Лимнология и океанография». «Но это исследование впервые демонстрирует, что кораллы в некоторой степени контролируют производство микробов вокруг себя и что кораллы используют это для собственного роста».
Кораллы выделяют защитный поверхностный слой слизи, который также поддерживает активное сообщество микробов. Чтобы лучше понять, как кораллы и коралловая слизь могут взаимодействовать с микробами в окружающих рифовых водах, Апприлл и ее коллеги Шон МакНалли и Рэйчел Парсонс из BIOS провели эксперименты в аквариумах с использованием колоний кораллов P. astreoides, полученных из трех Бермудские рифы.
В ходе 12-дневного эксперимента было использовано в общей сложности девять резервуаров с морской водой. Исследовательская группа подсчитывала микробы в морской воде, чтобы отслеживать различные популяции и то, как они реагировали на различные виды лечения. Три из резервуаров использовались в качестве «контрольных» и не получали добавок, в то время как исследователи добавляли слизь, полученную от кораллов P. astreoides, в три резервуара. В оставшиеся три аквариума были добавлены кораллы, а затем удалены, чтобы исследователи могли наблюдать их воздействие на микробы в морской воде.
«Когда мы поместили кораллы в аквариумы, количество микробов в морской воде резко сократилось», - говорит Апприлл. «Мы заметили, что кораллы избирательно питались несколькими типами бактерий - Rhodobacteraceae, Synechococcus и SAR11, которые представляют собой наиболее распространенные группы бактерий в океане. Затем мы вынули кораллы из резервуаров с морской водой и наблюдали сильное увеличение этих микробов."
Увеличение было частично результатом того, что микробы пополнили себя, поскольку кораллы больше не питались ими, говорят исследователи. Но команда также заметила нечто удивительное: чрезвычайно высокие темпы роста микробов.
«Темпы роста были довольно высокими, особенно в случае SAR11, который был одним из самых высоких темпов роста, когда-либо зарегистрированных», - добавляет Apprill. «Это предполагает, что микробы растут на чем-то, что кораллы оставляют в аквариуме. Впервые мы наблюдаем важное влияние, которое кораллы оказывают на все окружающее микробное сообщество».
Одним из ключевых моментов, которые исследовательская группа наблюдала в аквариумах с кораллами в результате выпаса бактерий, была реминерализация азота в воде. В здоровых экосистемах коралловых рифов концентрация аммиака - токсичного продукта жизнедеятельности большинства животных - близка к нулю. Причина в том, что микробы постоянно преобразуют аммиак в другие и менее токсичные формы, такие как нитраты, возвращая азот обратно в воду. Хотя исследователи знали об этом процессе детоксикации в рифовой экосистеме, источник микробов, ответственных за это, оставался загадкой.
«До сих пор не было точно известно, где именно происходил процесс, происходил ли он в песке, в толще воды или в кораллах», - объясняет Элисон Санторо, микробиолог из UCSB и соавтор.. «Это исследование показывает, что этот процесс детоксикации напрямую и физически связан с кораллами».
В аквариумах, содержащих слизь, но без кораллов, исследовательская группа не наблюдала таких резких изменений, как в аквариумах с кораллами. Они отметили небольшое увеличение количества микробов при первоначальном добавлении слизи.
«Не только слизь делает микробов в воде более активными», - говорит Апприлл. «На самом деле это то, что выделяет коралл, а это все еще неопределенная группа соединений».
«Это исследование показывает, что кораллы действительно влияют на сообщество пикопланктона, выбирая конкретные линии пикопланктона для удаления, а также потенциально используя сложные соединения углерода, выделяемые кораллами, для стимулирования роста этих линий», - добавляет Рэйчел. Парсонс, океанограф-микробиолог из BIOS и соавтор статьи.
Коралловые рифы, которые поддерживают различные сообщества рыб и других морских обитателей, сокращаются во всем мире беспрецедентными темпами из-за антропогенных воздействий, таких как потепление воды и закисление океана. Исследователи говорят, что существует настоятельная необходимость выяснить, как определенные взаимодействия кораллового пикопланктона влияют на эти находящиеся под угрозой экосистемы.