Миллионы людей во всем мире зависят от коралловых рифов как источника продуктивного рыболовства. Однако чрезмерный вылов рыбы возле рифов удаляет основных поедателей водорослей из окружающей среды, что позволяет популяциям мясистых водорослей взорваться.
В районах с большим населением людей загрязнение часто усугубляет проблему, стимулируя рост водорослей.Мясистые водоросли на рифах выделяют большое количество питательных веществ, известных как растворенный органический углерод (DOC), которые питаются микробами.
Исследователи предположили, что когда у вас есть много водорослей, которые служат пищей для микробов, вы также получаете более высокий уровень потенциально вредных микробов во всей экосистеме рифа.В этой недавно многочисленной популяции микробов давление эволюционного отбора благоприятствует микробам, которые угрожают кораллам, либо истощая кислород из окружающей среды, либо из-за болезней.
По мере отмирания кораллов у водорослей появляется еще больше места для захвата, производя больше DOC и создавая неконтролируемую петлю обратной связи, которая приводит к дальнейшей гибели кораллов и захвату экосистемы микробами.Поскольку на рифах преобладают мясистые водоросли, «большая часть энергии экосистемы уходит в микробы», — сказал ведущий автор исследования Андреас Ф. Хаас, биолог из SDSU. «Он больше не поддерживает разнообразие рифовых организмов, составляющих здоровую систему».Хаас и соавтор Мохамед Ф. Файроз из Океанического университета Шри-Ланки вместе со своими коллегами решили проверить эту теорию, собрав более 400 проб воды с 60 участков коралловых рифов в Индийском, Тихом и Атлантическом океанах.
Вернувшись в лабораторию, они проверили эти образцы на предмет «микробиализации» рифов с преобладанием водорослей во всем мире, то есть большего количества микробов, способных нанести вред рифовым организмам.
Во-первых, они проанализировали количество микробов в своих образцах. Подтверждая свои гипотезы, они обнаружили, что на рифовых участках с более высоким водорослевым покровом также было больше микробов. Используя методы метагеномного секвенирования, они обнаружили, что на рифах, где преобладают водоросли, микробное сообщество с большей вероятностью укрывает вредоносные патогены.Эта закономерность также влияет на углеродный цикл океана.
Одно из противоречивых прогнозов, сделанных моделью, состоит в том, что поскольку микробы, вызванные ростом водорослей, прожорливы, они лишат риф DOC и ограничат передачу органического материала более крупным организмам, таким как беспозвоночные и рыбы. Разумеется, Хаас и его команда обнаружили, что на рифах с высоким водорослевым покровом, таких как остров Киритимати в центральной части Тихого океана, концентрации DOC были очень низкими, тогда как на рифах с низким водорослевым покровом, таких как риф Кингман на севере Тихий океан, DOC был выше. Они обнаружили, что эта взаимосвязь сохраняется на 60 участках отбора проб и в трех океанских бассейнах: чем выше водорослевое покрытие, тем ниже DOC.«Водоросли всегда выделяют больше растворенного органического углерода, чем кораллы, — сказал Хаас, — но на рифах с большим количеством водорослей вы видите меньше DOC».
Короче говоря, результаты исследования подтверждают идею о том, что микробиализация, связанная с увеличением водорослевого покрова коралловых рифов, может уничтожить экосистему рифа за счет поглощения микробов.«Метагеномика показывает нам, что микробы на покрытых водорослями рифах являются менее эффективными переработчиками углерода, что сокращает передачу органических веществ высшим организмам, таким как рыба», — сказал соавтор Крейг Нельсон из Центра микробной океанографии Гавайского университета.
Маноа.Исследователи пришли к выводу, что чрезмерный вылов рыбы и эвтрофикация являются двумя основными причинами увеличения водорослевого покрова, поэтому люди должны быть обеспокоены тем, как их действия прямо или косвенно влияют на одну из важнейших экосистем мира.
«Это хорошо задокументированное исследование показывает, что деятельность человека очень тонко влияет на коралловые рифы», — сказал Дэвид Гаррисон, директор программы Отделения наук об океане Национального научного фонда, финансировавшего исследование.