Взаимодействия в экосистеме влияют на распространение болезни морских трав

Просторные и густые заросли взморника, которые окаймляют большую часть побережья США, обеспечивают бесценную среду обитания и другие услуги, поддерживающие богатые прибрежные экосистемы.

Однако в глобальном масштабе взморник испытывает трудности, отчасти из-за болезни истощения морских трав, вызываемой грибоподобным протистом Labyrinthula zosterae. Он создает характерные черные поражения на листьях, которые подавляют фотосинтез, замедляют рост и в некоторых случаях могут привести к гибели.

Исследователь из Bigelow Laboratory for Ocean Sciences Майя Гронер совместно руководит проектом с участием нескольких институтов, цель которого — понять распространение этой болезни и ее связь с изменяющимися условиями окружающей среды. Проект, который помогает обучать новое поколение экологов-эпидемиологов, позволит ученым понять и смоделировать петли обратной связи между инфекционными заболеваниями и экосистемами, в которых они распространяются.

Взморник — самый распространенный вид морской травы в Северном полушарии. Его луга стабилизируют донные отложения, улучшают качество воды, смягчают последствия повышения уровня моря и обеспечивают защищенную среду обитания для ряда важных видов рыб и моллюсков.

Тем не менее, прошлые вспышки болезни истощения имели разрушительные последствия. Большинство лугов сегодня показывают признаки хотя бы слабой хронической инфекции, и у ученых пока нет инструментов, чтобы по слабой вспышке точно определить, станет ли она смертельной.

Ученые не обнаружили прямой связи между болезнью и смертностью. Вместо этого проблема, по-видимому, заключается в том, что болезнь энергетически затратна, истощая запасы сахара, которые растение хранит в своем подземном стебле — своего рода «батарее».

Риск особенно высок, когда растения уже пытаются справиться с другими стрессорами окружающей среды, такими как потепление морской воды. Таким образом, болезнь истощения похожа на многие инфекционные заболевания морских организмов, которые могут не быть немедленно смертельными, но связаны со значительным сокращением численности ключевых видов в меняющемся океане.

Команда, в которую входят исследователи из Университета Калифорнии (Бодега Марин Лаб), Университета Олд Доминион, Корнеллского университета и Вашингтонского университета, изучает луга взморника в штате Вашингтон с 2012 года.

Они проводят генетическое секвенирование различных штаммов патогена, чтобы понять, почему одни более заразны, чем другие. Они также проводят эксперименты по мониторингу болезни в дикой природе, включая исследования «мечение-повторный отлов», в ходе которых они наблюдают за одними и теми же отдельными побегами взморника каждые две недели, чтобы количественно оценить уровень смертности и скорость развития инфекций.

Осенью команда под руководством Гронер, включая научного сотрудника Bigelow Laboratory Рейна Йошиоку, опубликовала статью в Biology Letters, в которой представлен первый всесторонний обзор текущих научных знаний о болезни истощения морских трав.

Между обзором и полученными на сегодняшний день результатами команда обнаружила, насколько важным, по-видимому, является более широкое экологическое сообщество. Например, устрицы, по-видимому, фильтруют патоген из воды; в то же время определенные бактерии, связанные с листом взморника, могут способствовать заражению. Лучшее понимание этих взаимодействий в сообществе необходимо для количественной оценки воздействия болезни и разработки стратегий управления для борьбы с ней.

Конечная цель — создать модели распространения болезни и связанной с ней смертности для различных условий окружающей среды и штаммов патогена. Пока они смоделировали, как поражения растут и распространяются по отдельным листьям, и надеются расширить модель до нескольких листьев и, в конечном итоге, целого луга. Эти инструменты помогут выяснить, как на болезнь влияет потепление воды, которое ускорило распространение многих патогенов и может сделать луга более уязвимыми для других нарушений, таких как штормы и волны тепла.

Команда также активно занимается образованием, включая программы работы со старшеклассниками в Вашингтоне. Гронер и ее коллеги, в том числе Йошиока, также проводили интенсивные летние семинары для аспирантов в Friday Harbor Laboratories по инфекционным заболеваниям, используя болезнь истощения морских трав в качестве модельной системы.

Благодаря множеству исследовательских статей и этим просветительским усилиям проект помогает поднять уровень морской эпидемиологии — области, которая, по признанию Гронер, отставала от изучения болезней на суше. Результаты этого проекта будут использованы при изучении болезней других ключевых видов, таких как кораллы и водоросли. В условиях роста температур и растущих инвестиций в восстановление экосистем понимание того, как эти системы реагируют на болезни, как никогда важно.