Даже небольшая потеря кальцификации скелета, вызванная воздействием агрессивной воды, может оказать значительное влияние и подвергнуть водоросли риску потерять доступ к свету и питательным веществам.
Ученые из Университета Плимута, Университета Вашингтона и Университета Палермо сделали открытие во время полевых исследований вулканических жерл в Средиземном море и последующих лабораторных испытаний. Их статья «Закисление океана сгибает бокал Русалки» — это история на обложке нового издания «Письма по биологии» Королевского общества.
Один из авторов, профессор Джейсон Холл-Спенсер из Плимутской школы морских наук и инженерии и Морского института, сказал: «Согласно текущим прогнозам, многие кальцинированные организмы будут разъедены подкисленными водами к концу века.
Это исследование показывает, что резкое ослабление силы скелета водорослей может иметь последствия для производительности, что, в свою очередь, может изменить всю экосистему."
Команда ученых провела исследование у сицилийского острова Вулкано в прошлом году в рамках финансируемого ЕС проекта MedSeA. Три участка с высоким, средним и низким уровнем CO2 были исследованы с помощью трубки для доказательства присутствия и внешнего вида зеленых водорослей Acetabularia aceabulum, также известных как «бокал русалки».
Все исследования показали, что водоросли имеют различный вид: от водорослей с ярко-белыми чашечками на участке с низким содержанием CO2 до зеленых чашек на верхнем участке, и никаких кальцинированных водорослей не было в районе, ближайшем к вулканическим выходам.
При сканировании образцов под электронным микроскопом они обнаружили, что образцы из областей с низким содержанием CO2 имели неповрежденную оболочку из арагонита, которая поддерживала стебель, в то время как образцы в кислой воде имели эрозию и ямки и были на 32% менее кальцинированы.
Дальнейшие испытания были проведены на образцах с использованием теории статической консольной балки, при этом основание водорослей было зажато между двумя горизонтальными стеклянными предметными стеклами, подвешивая гидратированный стержень и чашку в воздухе. Затем к штанге подвешивали груз, чтобы приложить силу и проверить его жесткость на изгиб и способность противостоять нагрузке.
Выяснилось, что стебли образцов, собранных на участке с высоким содержанием CO2, были на 40% менее жесткими и на 40% более обвисшими, что поднимало важные вопросы о влиянии на их характеристики в результате. И ученые говорят, что связь между кальцификацией и жесткостью материала была экспоненциальной, а не линейной, поэтому даже относительно небольшое уменьшение кальцификации привело к непропорциональному снижению способности материала противостоять нагрузке.
«Хотя кальцифицирующие организмы могут переносить условия с высоким содержанием CO2, даже незначительные изменения в кальцификации могут вызвать резкие изменения в работе скелета, что, в свою очередь, может повлиять на ключевые биотические и абиотические взаимодействия», — сказал профессор Холл Спенсер.
"Менее жесткий стержень опускается к морскому дну, вероятно, сокращая расстояние, на которое споры могут уйти от чашки. Чашка также является фотосинтетической, поэтому изгибание может переориентировать ее от света и усилить затенение соседями, тем самым уменьшая возможности для роста. Но в меньшей жесткости есть и потенциальные преимущества. Более гибкий стержень позволяет водорослям переориентировать поток, уменьшая сопротивление и вероятность смещения, и может способствовать газообмену, когда стержень движется вперед и назад, как маятник."
Профессор Лаура Ньюкомб из Вашингтонского университета добавила: «Это исследование подчеркивает тот факт, что некоторые организмы могут пережить продолжающееся закисление океана, несмотря на снижение кальцификации; эта факультативная кальцификация может объяснить, почему определенные кальцинированные организмы снова появляются в летописи окаменелостей после массовых вымираний, связанных с периодами. высокого содержания CO2 в атмосфере.
"Многие исследования закисления океана показывают снижение кальцификации при высоком уровне CO2, но не изучают последствия для жизнедеятельности организма. Наш экологический подход устанавливает эти связи между кальцификацией и производительностью (и, в конечном итоге, пригодностью), которые имеют жизненно важное значение для долгосрочных прогнозов того, как организмы будут жить в мире с высоким содержанием CO2."