Луга с морскими водорослями, основные места нагула и нагула для многих видов морских обитателей, во всем мире утрачиваются из-за загрязнения питательными веществами, нагревания воды и других болезней. Новое исследование, проведенное международной исследовательской группой, выявило узкие места в процессе роста морских водорослей от семени до всходов, и эти знания полезны для улучшения усилий по восстановлению на основе семян.
Авторы исследования - Джон Стэттон, Леонардо Монтойя и Гэри Кендрик из Университета Западной Австралии, Роберт Орт из Вирджинского института морских наук Уильяма и Мэри и Кингсли Диксон из Университета Кертина в Перте. Их работа опубликована в сегодняшнем выпуске Scientific Reports, журнала с открытым доступом от издательства Nature.
«Наука о восстановлении на основе семян очень слабо развита для большинства видов водорослей и сильно отстает от таковой для наземных растений», - говорит Стэттон. Одним заметным исключением является успех использования семян для восстановления взморника в приморских заливах Вирджинии; работа, начатая Ортом в течение многих лет испытаний семян и пересаженных побегов методом проб и ошибок.
В текущем исследовании исследователи стремились понять путь от семени к рассаде австралийской водоросли Posidonia australis или ленточного сорняка. Этот медленнорастущий вид испытал серьезное сокращение на большей части своего ареала, что принесло ему статус «находящегося под угрозой исчезновения» в Красном списке МСОП..
Команда провела свое исследование, тщательно наблюдая за судьбой более 21 000 семян P. australis, посаженных вручную на экспериментальных участках в Кокберн-Саунд в Западной Австралии. Они разместили участки, чтобы проверить различную степень воздействия волн, травоядных, таких как крабы, и «биотурбаторов», животных, которые непреднамеренно закапывают семена во время рытья нор или других действий - часто слишком глубоко для последующего развития..
В отличие от большинства других исследований роста морских водорослей, в которых просто рассматривалась общая доля семян, достигших зрелости во взрослом состоянии, команда Стэттона внимательно следила за развитием своих семян на каждом этапе от прорастания до зависимости от семян. -независимые и укоренившиеся саженцы.
«Определив точные переходы на ранних стадиях жизни, которые ограничивают пополнение водорослей, мы думаем, что сможем улучшить нашу способность нацеливаться на процессы, наиболее чувствительные к управлению», - говорит Стэттон. «Эти узкие места могут быть уникальными для каждого вида водорослей и даже для конкретного места», - добавляет Орт.
Результаты команды показали четкие различия в успешности семян на разных этапах жизни. На более мелких, более защищенных участках лишь немногие семена пережили выпас и биотурбацию, чтобы завершить начальный переход на жизненную стадию - первый месяц роста, когда проросший саженец все еще зависит от своего семени как источника энергии. Семена, посаженные в более глубокие места, выживали еще от четырех до шести месяцев, прежде чем почти все теперь независимые сеянцы были вырваны с корнем волнами зимних штормов. В результате этих проблем общая выживаемость семян была исчезающе низкой: менее 1 из 1000 семян достигло ювенильной стадии, а вероятность всего 0,1 процента.
Затем исследователи использовали модели для оценки плотности засева, необходимой для преодоления этих серьезных узких мест, рассчитывая успешность при плотности засева от 2 до 40 раз выше, чем в их полевых исследованиях. Здесь их результаты показывают, что чем больше семян, тем лучше, хотя они отмечают, что необходимы дополнительные полевые исследования, чтобы проверить уменьшение отдачи от роста из-за переполненности семян и конкуренции за ограниченные ресурсы.
Хотя узкие места для роста, наблюдаемые в австралийском исследовании, могут показаться подавляющими, Орт отмечает, что они на самом деле согласуются с результатами других исследований как морских водорослей, так и наземных растений. «В наших усилиях по восстановлению прибрежных бухт на восточном побережье Вирджинии, - говорит он, - вероятность выживания семян составляет всего от одного до пяти процентов».
Несмотря на это, повторный посев исследователями ВИМС привел к успеху восстановления. «В 1997 году в Южном заливе был лишь небольшой участок взморника, - говорит Орт. «Теперь, спустя 71 миллион семян, есть более 7 000 акров, и трава распространяется естественным путем».
Подобный подход может работать в Австралии и других регионах мира, где морские водоросли уступили место мутным водам и развитию прибрежных районов. «Наши результаты показывают, что посев может быть подходящей стратегией для восстановления P. australis», - говорит Стэттон. «Но, - добавляет он, - нам нужно будет делать это ежегодно в течение десятилетия или более, чтобы избежать как летних узких мест, связанных с биотурбаторами и травоядными, так и зимних узких мест, связанных со штормовыми волнами»."
«Этот подход позволил бы нам извлечь выгоду из окон возможностей, - объясняет он, - в благоприятные годы, когда зимние штормы были относительно слабыми или приходили с направлений, где массивы суши блокировали большую часть волн. Эти условия позволили бы семенам морских водорослей укорениться. и выжить."
Полевые работы группы и результаты моделирования предлагают ряд других стратегий для максимального успеха восстановления. Для участков, защищенных от волн, они включают перемещение или исключение крабов и других беспозвоночных, которые в настоящее время вытесняют или поедают большую часть семян и зарождающихся всходов. «В местах, подверженных воздействию волн, - говорит Стэттон, - мы могли бы ввести смеси семян и саженцев видов, приспособленных к турбулентным условиям, таким образом обеспечив некоторую устойчивость морского дна для выживания P. australis».