Бактерії збирають фосфор для харчування мешканців рифів
Морські губки проживають на дні океану і є важливим компонентом рифовою екосистеми. Ученим вже давно було відомо, що морські губки фільтрують тисячі галонів морської води щодня і виділяють з неї поживні речовини. Саме тому вода навколо коралових рифів разюче чиста і прозора.
Штами ціанобактерій роду Leptolyngbya, виділені з морської губки виду Ircinias trobilina з внутрішньоклітинними гранулами поліфосфатів у жовтій флуоресценції (фото University of Maryland Center of Environmental Science / Fan Zhang).
Тепер же дослідники з Центру науки про навколишнє середовище при Університеті Меріленда виявили, що ціанобактерії, які проживають на морських губках, збирають з води фосфор для харчування рифовою екосистеми. В ході наукової роботи дослідники вивчали три різних види морських губок з Карибського басейну.
Перші губки заселили океани близько 750 мільйонів років тому, коли морська життя почало швидко розвиватися. Приблизно в той же час глибокі води океанів наситилися киснем. Це перетворення традиційно співвідносять з кембрійських вибухом, раптовим розквітом біорізноманіття. Вчені вважають, що саме ранні тварини (зокрема губки) привели до зростання концентрації кисню у водах, а не навпаки.
Губки знаходяться в постійній взаємодії з бактеріями і мікроорганізмами, вони можуть займати до 40% загального обсягу губки. Бактерії, які проживають в губах, можуть передавати поживні речовини в губку, зокрема, такий необхідний для життя фосфор.
Морський біолог, що займається вивченням рифового спільноти (фото Steven E. McMurray).
"Губки і бактерії жили разом протягом дійсно довгого часу, - розповідає провідний автор дослідження Фань Чжан (Fan Zhang). - Цей механізм функціонує протягом мільйонів років, а ми тільки зараз починаємо розуміти, як рифи отримують фосфор з води".
Фосфор - поживний елемент, дуже важливий для життя. Але навколо коралових рифів його концентрація дуже низька. Результати нового дослідження показали, що фосфор захоплюється бактеріями, наприклад, роду Leptolyngbya, які проживають в губах виду Ircinia strobilina або Xestospongia muta. Потім фосфор перетворюється мікроорганізмами в поліфосфати - форму фосфору, зручну для харчування рифового спільноти.
Поліфосфати можна виявити майже у всіх організмах: вони зберігають фосфор і надають запас енергії. Поліфосфатні з`єднання виявляються при вивченні організмів за допомогою електронної мікроскопії і виглядають як крихітні білі кластери або гранули.
Протягом багатьох років морські біологи спостерігали ці гранули в зразках губок, але не знали, звідки вони бралися.
Результати нинішнього дослідження свідчать, що ці гранули створюють бактерії, що живуть в губах, які зберігають фосфор у формі поліфосфатів. Таким чином формується запас поживних речовин, яким можуть користуватися як самі губки, так і інші організми рифа.
Цей висновок екологів є важливим для глибокого розуміння того, яку небезпеку наражаються рифи і як можна змінити поточну ситуацію.
Тканини губки виду Xestos pongiamuta з жовтими гранулами поліфосфатів (фото University of Maryland Center for Environmental Science / Fan Zhang).
"Коралові рифи усього світу знаходяться під загрозою зникнення, тому ми повинні дуже добре зрозуміти їх пристрій і життя, - каже один з авторів дослідження професор Рассел Хілл (Russell Hill). - Уже майже століття вченим відомо, що вода навколо рифів відрізняється низьким вмістом фосфору. На цей парадокс вказав ще Чарльз Дарвін. Новим дослідженням ми робимо значний крок вперед в розумінні того, як рифові системи розвинули таке неймовірне біорізноманіття, при тому що навколишні води не багаті цим важливим для життя елементом".
Це дослідження дозволило по-новому поглянути на найважливішу роль губок для виживання всієї екосистеми - процес отримання поживних речовин з води і перерозподілу їх по всьому рифу.
В майбутньому це знання може стати в нагоді не тільки екологам, але і хімікам. Наприклад, допоможе знайти спосіб виділення такого необхідного життя фосфору із стічних вод.
