Крошечные бактерии и углерод: ученые раскрыли большой секрет Балтийского моря (фото)

Учёные обнаружили, что крошечные пикоцианобактерии могут образовывать колонии и скопления, благодаря чему большая часть их биомассы опускается ниже поверхности. Когда эта биомасса опускается из поверхностных вод в более глубокие слои моря, углерод переносится вместе с ней, пишет Phys.org.

Фитопланктон, например пикоцианобактерии, является основной составляющей углеродного цикла в океане. Путем фотосинтеза он поглощает углекислый газ (CO₂), причём на долю фитопланктона приходится примерно половина глобального фотосинтеза.

Этот процесс известен как "биологический насос". Он помогает регулировать содержание CO₂ в атмосфере и является важной составляющей глобального углеродного цикла. В прибрежных морях, таких как Балтийское море, разложение опускающегося фитопланктона также может непосредственно способствовать образованию бедных кислородом придонных вод.

Пикоцианобактерии относятся к самым мелким и наиболее распространённым видам фитопланктона. Диаметр их клеток составляет менее 2 микрометров, или менее одной миллионной метра. Поскольку отдельные клетки настолько малы, обычно не ожидается, что они смогут эффективно опускаться самостоятельно.

Ранее проведенные исследования показали, что эти микроорганизмы могут вносить значительный вклад в вынос углерода, но оставалось неясным, как их биомасса попадает в более глубокие слои воды. Новое исследование указывает на агрегацию как важную составляющую этого процесса.

Исследователи из Морской экологической лаборатории (MEL) проводили измерения содержания пикоцианобактерий в Балтийском море весной и летом. Образцы отбирали из поверхностных вод, а также с глубин 25 и 75 метров. Команда также использовала осадочные ловушки, размещенные ниже освещаемой солнцем поверхностной зоны, для сбора опускающихся в воде частиц.

Исследователи объединили микроскопию и проточную цитометрию с генетическим анализом проб воды и материала, собранного в осадочных ловушках. Они также разделили частицы по размеру. Более крупные клетки и частицы размером свыше 10 микрометров собирали в одну фракцию, тогда как более мелкие клетки пропускали через второй фильтр с порами размером 0,2 микрометра.

Результаты показали, что пикоцианобактерии составляли значительную долю фитопланктонного сообщества. Их вклад в осаждающуюся биомассу в целом был пропорционален их численности в поверхностных водах. Однако исследователи обнаружили четкие различия между штаммами пикоцианобактерии Synechococcus.

Некоторые штаммы Synechococcus чаще встречались во фракции крупных частиц и в материале, собранном с помощью осадочных ловушек. Это указывает на то, что эти штаммы с большей вероятностью образовывали колонии или скопления, а затем оседали.

Мартин Экман, главный автор исследования и бывший научный сотрудник кафедры экологии, окружающей среды и растительных наук Стокгольмского университета, отметил: "В этом исследовании мы продемонстрировали, что свойства агрегации варьируются среди штаммов пикоцианобактерий и что степень агрегации напрямую определяет масштабы выноса".

Исследователи также наблюдали сезонные различия между штаммами, образующими колонии, и теми, которые в основном оставались отдельными клетками. Это свидетельствует о том, что агрегация может быть важным экологическим признаком, влияющим на то, как различные штаммы реагируют на изменения в окружающей среде.

Результаты показывают, что даже чрезвычайно мелкие организмы могут влиять на то, как углерод перемещается в морских экосистемах. Их способность объединяться в более крупные частицы может определять, какая часть их биомассы покидает поверхностные воды и достигает больших глубин.

Другие новости науки

• Обычная лампа в Калифорнии продолжает светить уже более 125 лет, хотя за это время изменились технологии, электрические системы и даже сам подход к производству ламп.
• Учёные воссоздали лицо одного из первых Homo Sapiens. По мнению исследователей, он жил 315 тысяч лет назад.