«Результаты поднимают потенциально спорный вопрос о том, является ли это вторжение относительно хорошим или плохим для долгосрочной продуктивности рифовых кораллов в Атлантическом океане и экосистем, которые они поддерживают», — сказал Тодд ЛаДжеунесс, доцент биологии Пенсильванского университета.Выводы команды опубликованы в сегодняшнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.По словам Ла Джеунесса, отношения между кораллами и фотосинтезирующими водорослями развивались на протяжении миллионов лет и, как правило, взаимовыгодны.
Кораллы получают энергию и питательные вещества от водорослей, а водоросли, в свою очередь, получают питательные вещества и защиту, живя в тканях кораллов.«Коралловые рифы очень важны для биосферы, а также имеют огромное экономическое и социальное значение в виде туризма, отдыха и защиты прибрежных районов, а также как источник продуктов питания и фармацевтических препаратов», — сказал ЛаЖёнесс. «В настоящее время этим экосистемам угрожают синергетические эффекты ухудшения качества воды, повышения температуры и снижения щелочности океана».
Ла Джеунесс и его команда, в которую входят исследователи из Университета Делавэра и Национального автономного университета Мексики (UNAM), использовали методы секвенирования ДНК, чтобы задокументировать эту возможную новую угрозу коралловым рифам — распространение неместных, Symbiodinium trenchii, которые происходит из Индо-Тихоокеанского региона.Чтобы определить, что присутствие S. trenchii в Карибском бассейне, вероятно, произошло из-за ограниченной интродукции, а затем стало распространяться, команда использовала генетические маркеры популяций для анализа генетического разнообразия среди популяций S. trenchii в Индо-Тихоокеанском регионе и сравнила это разнообразие с этим разнообразием. в Карибском море.«Мы обнаружили, что карибская популяция S. trenchii содержит очень мало генетического разнообразия и имеет высокую степень инбредности», — сказал Тай Петтай, недавний доктор философии. доктор биологии, Университет Пенсильвании и нынешний постдокторант Делавэрского университета. «Напротив, S. trenchii в Индийском и Тихом океанах чрезвычайно разнообразен и содержит гораздо больше генетического разнообразия на одном рифе размером с футбольное поле, чем на всем Карибском море. Наши данные показывают, что интродукция S. trenchii в Карибский бассейн появился сравнительно недавно.
У него не было времени для развития какого-либо нового генетического разнообразия ».Команда обнаружила, что в своем новом доме на Карибах S. trenchii ведет себя оппортунистически и размножается в коралловых колониях в периоды повышения температуры поверхности моря, что позволяет кораллам выжить в этих эпизодах.
Во время этих потеплений S. trenchii заменяет более чувствительные местные виды водорослей, которые изгоняются их хозяевами, когда окружающая среда становится слишком теплой — процесс, известный как обесцвечивание. После нормализации условий окружающей среды S. trenchii в конечном итоге заменяется местными видами водорослей.«В течение некоторого времени исследователи сосредоточились на выявлении стрессоустойчивого симбиодиниума, который может позволить рифовым кораллам лучше справляться с будущим повышением температуры», — сказал Петтай. «Symbiodinium trenchii в Карибском бассейне обладает этими качествами. Однако оказывается, что из-за того, что этот вид был завезен в этот регион, его симбиозы могут быть неоптимальными, что может значительно снизить рост кораллов в нормальных условиях».
В частности, исследователи обнаружили, что S. trenchii приносит пользу некоторым колониям кораллов, обеспечивая им термостойкость в условиях на 3,6 градуса по Фаренгейту выше, чем обычно, но команда также обнаружила, что для одной группы доминирующих кораллов-строителей рифов Mountainous Star Coral , S. trenchii вдвое снижает скорость кальцификации — процесса, с помощью которого строятся рифы.«Наши результаты показывают, что S. trenchii может не передавать кораллам-хозяевам столько питательных веществ, как это делают местные виды, поэтому мы видим снижение скорости кальцификации кораллов», — сказал ЛаЖенесс.Он добавил, что сохранение большего количества питательных веществ для инвестирования в собственный рост и физиологию может частично объяснить, почему S. trenchii могут продолжать функционировать при тепловом стрессе и не изгоняются хозяином во время потепления.
В результате кораллы с S. trenchii не обесцвечиваются.«Инвазивные виды представляют собой серьезную угрозу для биоразнообразия, функций экосистем и экономического благополучия», — сказал ЛаЖенесс. «Все больше данных указывает на то, что микробы, в том числе микроводоросли, успешно внедряются в новые места по всему миру, но мы все еще плохо понимаем отрицательные или положительные результаты таких интродукций.
В этой работе подчеркивается, как микробные интродукции, многие из которых может быть неизвестно науке, может повлиять на стабильность и функционирование экосистемы — в данном случае на снижение кальцификации кораллов в Карибском бассейне ».Среди других авторов статьи — Дрю Уэм, аспирант биологии Пенсильванского университета; Робин Смит, основатель и генеральный директор Исследовательского института Science Under Sail; и Роберто Иглесиас-Прието, профессор УНАМ, Пуэрто-Морелос, Мексика.
Отделение интегративных систем организма Национального научного фонда поддержало эту работу.