Результаты были опубликованы 1 июня в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в статье под названием «Микробное вторжение в Карибское море индо-тихоокеанской коралловой ‘Zooxanthella’».Коралловые рифы — важная экосистема для морских растений и животных. Более 25 процентов морских видов проводят часть своей жизни на коралловых рифах, несмотря на то, что коралловые рифы покрывают лишь одну десятую процента мирового океана.Кораллы образуют симбиотические отношения с одноклеточными водорослями, живущими в их тканях.
Коралл обеспечивает водоросли защищенной средой для роста и соединениями, необходимыми для фотосинтеза. В свою очередь, водоросли обеспечивают органические питательные вещества, необходимые кораллам для выживания, роста и образования скелетов из карбоната кальция, которые образуют структуры коралловых рифов.
Стрессовые факторы окружающей среды из-за изменения климата, особенно повышение температуры морской воды, могут нарушить эти симбиотические отношения, в результате чего кораллы вытесняют свои водоросли и становятся белыми. Когда происходит это явление, известное как обесцвечивание кораллов, кораллы теряют ценные питательные вещества, обеспечиваемые их водорослями, и начинают голодать. Если они будут оставаться обесцвеченными в течение длительного периода времени, коралл погибнет.
В результате исследователи сосредоточились на выявлении стрессоустойчивых водорослевых симбионтов, которые могут позволить рифовым кораллам лучше справляться с повышением температуры в будущем. S. trenchii является преобладающим в Карибском море и первоначально считался «спасителем коралловых рифов», поскольку он сделал кораллы более термостойкими.Однако исследования Петтая показывают, что, хотя этот микроскопический вид водорослей помогает некоторым карибским кораллам переносить повышенные температуры, он может оказывать ранее неизвестное негативное воздействие на здоровье кораллов.
Петтай и его коллеги обнаружили, что колонии карибских кораллов, которые ассоциируются с S. trenchii, росли на 50 процентов медленнее, чем колонии, в которых обитали местные виды водорослей.«Настоящая озабоченность по поводу замедления роста заключается в том, что формирование рифов может не поспевать за естественными разрушительными процессами в окружающей среде и, в свою очередь, может негативно повлиять на различные морские виды, которые зависят от среды обитания, которую обеспечивают эти рифы», — сказал Петтай, ведущий автор статьи и научный сотрудник Школы морских наук и политики, которая находится в Колледже Земли, океана и окружающей среды Университета штата Вашингтон.По словам Петтая, в дополнение к потере среды обитания более мелкие рифы или их полная потеря уменьшат их роль в защите побережья от штормовых нагонов и ураганов в некоторых районах.
Оказывается, что карибский S. trenchii не только влияет на рост, но и что эта популяция содержит очень мало генетического разнообразия и имеет высокую степень инбредности.Напротив, S. trenchii в Индийском и Тихом океанах содержит больше генетического разнообразия на одном рифе, размером с футбольное поле или футбольное поле, чем во всем Карибском море.
Эти результаты, а также тот факт, что население Карибского бассейна тесно связано с населением Индо-Тихоокеанского региона, привели исследователей к выводу, что S. trenchii не является естественным для Карибского региона, но недавно завезен, возможно, через балластную воду грузовых судов. проходит через Панамский канал.Взятые вместе, эти открытия поднимают новые вопросы об устойчивости и приспособляемости Карибских рифов в будущем.Неопределенное будущее
Как бы то ни было, S. trenchii попал в Карибское море, и его распространенность может увеличиваться. Предыдущие исследования некоторых соавторов показывают, что S. trenchii проявляет оппортунистическое поведение и может превосходить других симбионтов во время стресса — действия, которые могут происходить чаще в будущем.
Например, во время обесцвечивания в южной части Карибского бассейна в 2005 году ученые наблюдали, как S. trenchii перемещается в кораллы, когда температура морской воды начала повышаться и кораллы обесцвечивались.Многие люди знают о негативном воздействии, которое привнесенные растения и животные, такие как мидии зебры, непарного мотылька, кудзу или водоросли Caulerpa, могут оказывать на местные экосистемы. Однако одноклеточные микроорганизмы могут иметь аналогичные последствия, и влияние S. trenchii на рост кораллов говорит об этой возможности.
В течение последних двух лет Петтай, его соавторы и Марк Уорнер, профессор Школы морских наук и политики и научный руководитель Петтая, проводили температурные эксперименты на кораллах, естественным образом ассоциирующихся с S. trenchii на Палау, в Тихом океане. Они сравнивают эти результаты с южными карибскими кораллами на Кюрасао, куда был интродуцирован S. trenchii.По словам Петтея, только время покажет, приведет ли интродукция S. trenchii в Большой Карибский бассейн к серьезным изменениям в функционировании коралловых рифов, и если краткосрочная польза от стрессоустойчивости будет сведена на нет долгосрочными эффектами сокращения рост.«Масштабы этого негативного воздействия на коралловые рифы Карибского моря в настоящее время неизвестны», — сказал он.
В число авторов статьи PNAS вошли Тодд Ла Джеунесс, главный исследователь проекта и бывший советник Петтая, а также Дрю Уэм (Университет штата Пенсильвания) и Робин Смит и Роберто Иглесиас-Прието (Университет Мексики).Работа частично финансируется Национальным научным фондом, Canon Foundation (Япония), Государственным университетом Пенсильвании, Международным университетом Флориды и Фондом PADI.