В качестве основного вида гигантские водоросли (Macrocystis pyrifera) жизненно важны для экосистемы умеренных, мелководных прибрежных вод, где они растут. Когда водоросли процветают, процветают и сообщества, которые полагаются на быстрорастущие виды в качестве пищи и крова.
Гигантские водоросли оказались устойчивыми (до сих пор) к некоторым факторам стресса, вызванным изменением климата, в том числе к сильным штормам и аномальной жаре в океане - обнадеживающее событие для тех, кто интересуется способностью водорослей поддерживать легионы рыб, беспозвоночных и млекопитающих. и птицы, выживание которых зависит от него. Но в недавнем исследовании, опубликованном в журнале Oikos, исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре показали, что способность гигантских водорослей выдерживать перепады температуры может быть достигнута за счет их питательной ценности.
«Качество питания или количество питательных веществ в ткани ламинарии, по-видимому, меняется», - сказала ведущий автор исследования Хейли Лоуман, биогеохимик из Университета Невады в Рено, которая проводила это исследование в качестве доктора философии.. Д. студентка факультета экологии, эволюции и морской биологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Мы обнаружили, что эти изменения были связаны или коррелировали с изменением температуры морской воды. С точки зрения общей картины это очень важно, потому что есть много вещей, которые полагаются на водоросли в качестве основного источника пищи».
«Думаю, это можно назвать одним из наиболее скрытых эффектов потепления океана», - сказал соавтор исследования и аспирант-исследователь Кайл Эмери. «Мы не обязательно потеряли ламинарию в местах, где произошло такое сильное повышение температуры, но ламинария там уменьшилась с точки зрения содержания питательных веществ. Поэтому, хотя он все еще там, он не может обеспечить ту же функцию, что и при более низких температурах».
Эти выводы о скрытом воздействии потепления океана на водоросли получены на основе долгосрочных данных, собранных на участке долгосрочных экологических исследований побережья Санта-Барбары (SBC-LTER) Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который состоит из нескольких лесов водорослей, расположенных в проливе Санта-Барбара.. Благодаря данным, собранным за почти два десятилетия, исследователи смогли отследить закономерности содержания питательных веществ, которые колеблются в зависимости от сезона, и выявить важные тенденции.
«Температура морской воды и доступность питательных веществ действительно тесно связаны в проливе Санта-Барбара, и мы знали это в течение некоторого времени», - сказал Лоуман. Как правило, при более низких температурах вода, богатая питательными веществами, поднимается из глубины, но в теплое время года питательные вещества на мелководье и в верхних слоях океана, особенно азот, становятся более дефицитными.
Физиологически водоросли не могут хранить азот дольше пары недель, поэтому, что бы ни происходило вокруг них в воде, они будут реагировать очень быстро, потому что для роста им нужен постоянный приток азота, и продолжать размножаться», - сказала она.
Зная об этой закономерности, исследователи затем попытались выяснить, как может измениться содержание питательных веществ в течение более длительного периода времени, когда температура океана повысилась. Они сделали это, изучив данные первичного отбора проб продуктивности, который ежемесячно проводится в водах SBC LTER.
«В рамках этого отбора проб листья водорослей собираются с этих участков, доставляются обратно в лабораторию, а затем обрабатываются на содержание углерода и азота», - объяснил Эмери.
За 19-летний период, охватываемый SBC LTER, согласно статье, содержание азота в ткани гигантских водорослей снизилось на 18%, при пропорциональном увеличении содержания углерода, согласно статье.
Это очевидное снижение содержания питательных веществ не сулит ничего хорошего потребителям ламинарии в районе канала Санта-Барбара, в том числе морским ежам и морским ушкам в воде, а также приливно-отливным пляжным воронкам и другим беспозвоночным, которые потребляют ламинарию что смывается на берег.
В результате ежи, например, могут отправиться на поиски гораздо большего количества водорослей, и это может вызвать сдвиг в определенных местах, возможно, из леса водорослей в бесплодный еж, если они просто косят вниз по рифу в поисках еды», - сказал Лоумэн. Животные, которые питаются водорослями, также могут тратить больше энергии, пытаясь съесть достаточно, чтобы удовлетворить свои потребности в питании.
В то время как у морских ежей есть возможность искать больше еды, добавил Эмери, потребители на берегу застряли с тем, что они получают.
"Если у вас есть более высокий спрос, но водоросли не поступают, это создает для них довольно сложную ситуацию, будь то недоедание или снижение численности населения", - сказал он..
В обоих случаях последствия могут распространяться на остальную часть пищевой сети, говорят исследователи: водоросли с низким содержанием питательных веществ могут означать, например, меньших, меньше, возможно, менее здоровых пляжных прыгунов, что приведет к меньшему количеству пища для куликов, которые их едят. В воде меньшее количество пищи для ежей и морских ушек может означать меньше пищи для их потребителей, включая рыбу, омаров, морских выдр и людей.
"Наши результаты поднимают много действительно интересных открытых вопросов и предполагают множество далеко идущих эффектов", - сказал Эмери.
Изучив возможную взаимосвязь температуры морской воды с содержанием питательных веществ, исследователи рассматривают возможность расширения пространственного масштаба исследования.
«Следующим шагом будет размышление о том, что все играет в определении содержания питательных веществ, а затем, как мы можем предсказать его в будущем», - сказал Лоуман..