Коралловые рифы выделяют множество химических веществ, стимулируя динамичную микробную переработку питательных веществ

Новое исследование раскрывает замечательное химическое разнообразие веществ, выделяемых коралловыми рифами, и показывает, что тысячи различных химических соединений, происходящих от тропических кораллов и водорослей, доступны для разложения и использования микробами.

Исследование, опубликованное в Environmental Microbiology международной командой под руководством учёных из Scripps Institution of Oceanography (SIO) и University of Hawai'i (UH) at Mānoa, даёт важное представление о сложных взаимосвязях между коралловыми рифами, морскими микроорганизмами и углеродным циклом.

В динамичных экосистемах, особенно в бедных питательными веществами средах, где растут коралловые рифы, мало что пропадает зря. Микробы доминируют в процессах разложения, переработки и преобразования того, что отбрасывают другие организмы.

"Мы знали, что некоторые из веществ, выделяемых на коралловых рифах, называемые экзометаболитами, доступны для микробного метаболизма", — сказал Крейг Нельсон, профессор Школы океанических и земных наук и технологий UH Mānoa. "Однако в этом исследовании мы обнаружили, что количество и разнообразие экзометаболитов, которые микробы находят полезными, намного выше, чем считалось ранее, и включает сотни соединений, охватывающих большинство широких химических классификаций".

"Мы были особенно удивлены, обнаружив, что экзометаболиты, принадлежащие к химическим семействам, которые традиционно считались более трудными для разложения микробами, таким как бензольные кольца, терпеноиды и стероиды, оказались среди тех, которые могут быть утилизированы", — сказал ведущий автор Закари Квинлан, научный сотрудник Гавайского института морской биологии в SOEST и бывший аспирант SIO.

"Наши результаты рисуют высокодинамичную картину производства экосистемой биодоступных субстратов и их влияния на микробный метаболизм, имеющий отношение к углеродному циклу в прибрежных морских средах".

Углеродный цикл и устойчивость рифов

В совокупности весь растворённый органический материал в океане, включая химические вещества, выделяемые коралловыми рифами, содержит количество углерода, сравнимое с количеством углекислого газа в атмосфере. Поэтому, как отмечают авторы исследования, то, как микробы используют этот органический материал, оказывает большое влияние на глобальный углеродный цикл.

Когда на рифе происходит смена типов организмов, то есть каменистых кораллов на мясистые водоросли, химический состав морской воды также меняется. Помимо детального изучения того, какие химические вещества выделяются на рифе, исследовательская группа также провела эксперименты, чтобы определить, предпочитают ли микробы использовать вещества из каменистых кораллов или водорослей.

"Мы наблюдали, что кораллы и водоросли могут избирательно способствовать росту определённых микробных сообществ, выделяя различные химические вещества, которые могут использоваться определёнными типами микробов", — сказала старший автор исследования Линда Вегли Келли, научный сотрудник SIO. "Наши результаты подчёркивают, как переход от рифов, доминируемых кораллами, к рифам, доминируемым водорослями, может изменить функционирование экосистемы рифа и повлиять на её устойчивость, потенциально делая её более восприимчивой к болезням или обесцвечиванию".

В будущем команда планирует продолжить изучение того, как химические особенности могут информировать управление коралловыми рифами и использоваться для повышения успеха восстановления кораллов.