В ходе новых лабораторных наблюдений за взаимодействием кораллов и планктонных бактерий, известных как пикопланктон, исследователи обнаружили, что кораллы избирательно питаются определенными типами бактерий — теми же бактериями, рост которых поддерживается органическими веществами и питательными веществами, выделяемыми кораллами.«Мы знаем, что морские микробы играют важную роль в перемещении питательных веществ и переработке веществ в формы, которые более удобны для кораллов», — говорит микробиолог WHOI Эми Априлл, одна из авторов статьи, опубликованной 12 октября 2016 г. журнал Лимнология и океанография. «Но это исследование впервые демонстрирует, что кораллы имеют некоторый контроль над производством микробов вокруг себя, и что кораллы используют это для собственного роста».Кораллы выделяют защитный поверхностный слой слизи, который также поддерживает активное сообщество микробов.
Чтобы лучше понять, как кораллы и коралловая слизь могут взаимодействовать с микробами в окружающих рифовых водах, Апприл и ее коллеги Шон МакНалли и Рэйчел Парсонс из BIOS провели эксперименты в аквариумах, используя колонии кораллов P. astreoides, полученные из трех Бермудские рифы.Всего в 12-дневном эксперименте было использовано девять резервуаров с морской водой. Исследовательская группа подсчитала количество микробов в морской воде, чтобы отследить различные популяции и их реакцию на различные виды лечения.
Три резервуара использовались в качестве «контрольных» и не получали никаких добавок, в то время как исследователи добавляли слизь, полученную от кораллов P. astreoides, в три резервуара. В оставшиеся три резервуара кораллы были помещены, а затем удалены, чтобы исследователи могли наблюдать их влияние на микробы в морской воде.«Когда мы поместили кораллы в резервуары, количество микробов в морской воде резко сократилось», — говорит Апприл. «Мы заметили, что кораллы выборочно питались несколькими типами бактерий — Rhodobacteraceae, Synechococcus и SAR11, которые являются наиболее многочисленными группами бактерий в океане. Затем мы вынули кораллы из резервуаров с морской водой и наблюдали сильное увеличение этих микробов ».
По словам исследователей, это увеличение было частично результатом восстановления микробов, поскольку кораллы больше не питались ими. Но команда также заметила кое-что удивительное: чрезвычайно высокие темпы роста микробов.
«Темпы роста были довольно высокими, особенно в случае SAR11, который был одним из самых высоких темпов роста, когда-либо задокументированных», — добавляет Апприл. «Это говорит о том, что микробы растут на том, что кораллы оставляют в аквариуме. Впервые мы наблюдаем важное влияние, которое кораллы оказывают на все окружающее микробное сообщество».Еще одна важная вещь, которую группа исследователей наблюдала в аквариумах с кораллами в результате выпаса бактерий, — это реминерализация азота в воде. В здоровых экосистемах коралловых рифов концентрация аммиака — токсичного продукта жизнедеятельности большинства животных — близка к нулю.
Причина в том, что микробы постоянно превращают аммиак в различные, менее токсичные формы, такие как нитрат, возвращая азот обратно в воду. Хотя исследователи знали об этом процессе детоксикации в рифовой экосистеме, источник микробов оставался загадкой.
«До сих пор не было точно известно, где происходил процесс, происходил ли он в песке, в толще воды или в связи с кораллами», — объясняет Алисон Санторо, микробиолог из UCSB и соавтор. «Это исследование показывает, что этот процесс детоксикации напрямую и физически связан с кораллами».В резервуарах со слизью, но без кораллов, исследовательская группа не заметила резких изменений, подобных тем, которые произошли в резервуарах с кораллами. Они отметили небольшое увеличение микробов при первоначальном добавлении слизи.
«Не только слизь заставляет микробы в воде становиться более активными», — говорит Апприл. «На самом деле это то, что выделяет коралл, но это все еще неопределенная группа соединений».«Это исследование показывает, что кораллы действительно влияют на сообщество пикопланктона, выбирая определенные линии пикопланктона для удаления, а также потенциально используя сложные углеродные соединения, выделяемые кораллами, чтобы способствовать росту этих линий», — добавляет Рэйчел Парсонс, океанограф-микробиолог. в BIOS и соавтор статьи.
Коралловые рифы, которые поддерживают разнообразные сообщества рыб и других морских обитателей, сокращаются во всем мире беспрецедентными темпами из-за антропогенных воздействий, таких как потепление вод и закисление океана. Исследователи говорят, что существует острая необходимость выяснить, как конкретные взаимодействия кораллов с пикопланктоном вносят вклад в эти угрожаемые экосистемы.