Микробы, ответственные за треть кислорода Земли, оказались под угрозой

Ученые заявили о том, что Prochlorococcus – цианобактерии, которые являются самыми распространенными фотосинтезирующими существами на Земле, оказались более подвержены влиянию повышения температуры океана, чем считалось до этого, сообщает Science Alert.

Prochlorococcus – это крошечные даже для цианобактерий морские организмы, которые оказывают огромное влияние в своей среде обитания и за ее пределами. Они обеспечивают почти треть кислорода, доступного на планете, и формируют важную пищевую цепь.

Эти бактерии населяют почти 75% вод планеты, которые освещаются солнцем. Они наиболее распространены в тропиках и прилегающих к ним зонах, и хорошо приспособлены к теплым условиям с низким содержанием питательных веществ.

«Вдали от берега в тропиках вода имеет такой яркий, красивый голубой цвет, потому что в ней практически нет других микроорганизмов, кроме Prochlorococcus», — заявил ведущий автор исследования Франсуа Рибале, океанограф из Вашингтонского университета.

Учитывая эту любовь к теплу, многие ученые считали, что Prochlorococcus будут хорошо себя чувствовать в условиях, когда температура воды постоянно растет. Но новое исследование ставит это предположение под сомнения, указывая на то, что даже Prochlorococcus потепление не всегда идет на пользу.

По словам авторов нового исследования, идеальная температура для этих бактерий составляет от 19 до 28 градусов Цельсия. Но, по прогнозам, температура многих тропических и субтропических вод превысит эти показатели уже через 75 лет.

«Долгое время учёные считали, что Prochlorococcus будет прекрасно себя чувствовать в будущем, но в самых теплых регионах дела обстоят не так хорошо, а это означает, что для остальной части морской пищевой цепи будет меньше углерода – меньше пищи», – заявил Рибале.

Предыдущие данные о Prochlorococcus были получены в основном из клеток, выращенных в лаборатории. Рибале же и его коллеги решили проверить эти данные в среде, где обитают бактерии.

В ходе исследования ученые изучили 800 миллиардов клеток размером с Prochlorococcus, которые были собраны в ходе 90 исследовательских экспедиций, проведенных в течение 13 лет.

Исследователи измеряли количество микробов с помощью лазера, установленного на судне, а затем применяли статистическую модель, основанную на общепринятых методах оценки роста Prochlorococcus. Скорость деления клеток варьировалась в зависимости от широты, что авторы связывали с колебаниями температуры воды, а не с солнечным светом или содержанием питательных веществ.

Лучше всего микробы развивались при температуре воды от 19 до 28 градусов Цельсия, но при превышении этого предела испытывали трудности. В воде теплее 30 градусов Цельсия деление клеток снижалось почти до нуля.

Тропические моря бедны питательными веществами из-за своей теплоты, которая ограничивает восходящий круговорот питательных веществ из более глубоких вод. Prochlorococcus и другие цианобактерии приспособились к этому несколькими способами, включая небольшой размер и простой геном, в котором осталось только самое необходимое. Несмотря на то, что это принесло явные преимущества, микробы могли остаться без важных генов, ответственных за реакцию на стресс. Потенциально, это может снижать их устойчивость к быстрому повышению температуры.

Это может открыть двери для Synechococcus, другой группы цианобактерий, доминирующей в тропиках и субтропиках вместе с Prochlorococcus.  Synechococcus могут приспосабливаться к более теплой воде, но нуждается в большем количестве питательных веществ. Если эти микробы воспользуются открывшейся нишей, неизвестно, как это повлияет на пищевые цепи.

Ранее ученые заявили о том, что один из самых стабильных ледников мира начал быстро таять.