Водоросли, ответственные за ядовитые красные приливы во Флориде, могут быть более устойчивыми к изменениям химического состава океана, чем ученые предполагали ранее, согласно исследованию океанографов Университета штата Флорида.
Новое исследование показало, что виды, вызывающие красные приливы, которые угрожают прибрежной среде Флориды и экономике, основанной на туризме, способны эффективно утилизировать углекислый газ (CO2) при ряд разрозненных концентраций.
Водоросли, называемые Karenia brevis, способны одинаково хорошо развиваться в среде с низким содержанием CO2, например, во время цветения красных приливов, когда углерод в океане может стать дефицитным - и в средах с высоким содержанием CO2 - концентрации, которые мы ожидаем в будущем океане, когда атмосферный и океанический CO2 примерно удвоятся.
«Концентрация CO2 уже значительно увеличилась по сравнению с доиндустриальными временами, и мы ожидаем новых изменений в будущем», - сказал соавтор исследования Свен Кранц., доцент кафедры наук о Земле, океане и атмосфере. «Прошлые исследования предполагали, что мы можем наблюдать изменение реакции у этих одноклеточных организмов, поэтому мы связались с Флоридской комиссией по рыболовству и дикой природе, которая отслеживает появление K. brevis во Флориде, чтобы предоставить нам местный вид, и мы начали расследование».
Исследование, опубликованное в журнале Progress in Oceanography, было одним из первых, в котором оценивалась реакция на изменение концентрации CO2 штамма K. brevis, эндемичного для Флориды.
«Несмотря на то, что мы наблюдаем усиление красных приливов во Флориде, экофизиологических исследований штаммов, специфичных для Флориды, проводилось не так много», - сказал соавтор и аспирант бывшего СССР Тристин Ли Берсель.«В ходе нашей работы мы обнаружили, что K. brevis способна эффективно использовать доступный неорганический углерод для роста. Даже во время цветения, когда кажется, что CO2 может стать ограничивающим приспосабливаться и продолжать расти.
Стремясь лучше понять реакцию K. brevis на изменение химического состава океана, исследователи углубились в основные механизмы, ответственные за поглощение и переработку неорганического углерода. Они обнаружили, что K. brevis способна эффективно использовать два разных источника неорганического углерода - CO2 и бикарбонат..
Исследование показало, что при высоком уровне CO2 клетки K. brevis в большей степени полагались на поглощение CO2, чем на бикарбонат, для усвоения которого требуются более высокие энергетические затраты. Наоборот, когда CO2 был низким, клетки были способны смещать свои внутренние ресурсы в сторону поглощения бикарбоната, сохраняя при этом свой рост и метаболические функции.
«При различных концентрациях CO2 клетки фактически меняют способ поглощения неорганического углерода», - сказал Кранц. «Этот вид способен изменять свои стратегии поглощения доступного углерода, независимо от того, является ли он CO2 или бикарбонатом».
Эта адаптивная склонность к управлению ресурсами может сделать K. brevis более опасной, поскольку океаны Земли продолжают насыщаться CO2.
В своих экспериментах исследователи обнаружили, что по мере увеличения CO2 K. brevis, по-видимому, перенаправляет часть энергии, которая в противном случае использовалась бы для поглощения углерода, на производство бреветоксина, опасный нейротоксин, который может накапливаться до ядовитого уровня в устрицах и других популярных морепродуктах.
Тенденция, обнаруженная исследователями, не была статистически значимой, поэтому неизвестно, изменится ли, и если да, то каким образом, выработка бреветоксина K. brevis при повышении концентрации CO2Тем не менее, исследователи заявили, что этот предварительный вывод, а также более широкие результаты исследования, иллюстрируют то, как K. brevis может реагировать на продолжающиеся изменения в химическом составе океана.
«Если вокруг будет больше углерода, это потенциально может изменить клеточные биохимические пути у K. brevis», - сказал Берсель. «Мы рассмотрели только нижний предел прогнозируемого CO2 и увидели небольшое, хотя и не статистически значимое, увеличение содержания бреветоксина при усилении CO2
Исследователи предполагают, что более высокий уровень CO2 может усилить воздействие K. brevis на прибрежные экосистемы, но они сказали, что необходимы дополнительные исследования этого вида и его экосистемы, чтобы с уверенностью определить характер и степень этих эффектов.