Исследователи описали более тысячи различных молекул, которые кораллы и водоросли, населяющие коралловые рифы, выделяют в окружающую среду. Эти молекулы во многом влияют на судьбу всей экосистемы, ее пищевые сети и накопление питательных веществ.
© Flickr
Коралловые рифы образуют на мелководьях тропических морей удивительно продуктивные и богатые экосистемы, населенные огромным количеством различных организмов. Кроме самих коралловых полипов, на рифах обитает множество видов водорослей, моллюсков, червей, иглокожих, губок и так далее. Однако, как выяснили ученые, экосистема рифа уникальна не только богатым биоразнообразием, но и химическим составом воды.
Международная команда исследователей описала сотни молекул, которые кораллы и водоросли выделяют в воду. Результаты работы, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, дают первое представление о разнообразии химических веществ в воде вокруг кораллового рифа и помогают лучше понять динамику пищевых сетей этой сложной экосистемы.
Хотя кораллы и морские водоросли прикреплены к дну, они взаимодействуют друг с другом через множество растворенных в воде химических веществ. Ученые уже имели примерное представление о том, что это за органические молекулы, но их количество, структурное разнообразие и энергетическая ценность долго оставались загадкой, поскольку возможности для такого масштабного анализа были ограничены.
Теперь ученые исследовали коралловые рифы, окружающие остров Муреа, принадлежащий Французской Полинезии. Они собрали образцы двух рифообразующих кораллов, красной кораллиновой водоросли, бурой водоросли и смеси микроскопических нитчатых водорослей. Ученые выделили молекулы, которые каждый из этих организмов выбрасывает в воду, и определили их формулы с помощью метода масс-спектрометрии.
Кораллы и водоросли выделяют сотни различных соединений, влияющих на состав морской воды. Всего ученые описали более тысячи молекул, в том числе модифицированные аминокислоты, стероиды и витамины. Эти соединения определяют концентрацию питательных веществ в экосистеме, регулируют активность редуцентов и определяют содержание минералов, необходимых для обитателей рифа.
Лишь небольшая часть молекулы была универсальна для всех пяти изученных организмов. Например, среди соединений, которые производили кораллы, только 15% были одинаковыми для двух видов, остальные оказались уникальными. Также выяснилось, что продукты метаболизма кораллов содержат гораздо больше соединений, обогащенных фосфором и азотом, которые повторно могут использовать другие обитатели рифа.
Однако среди молекул, выделяемых водорослями, было больше восстановленных химических соединений, способных служить донорами электронов в процессах, за счет которых бактерии получают энергию. Таким образом, изменение количества водорослей на рифах может сильно повлиять на передачу энергии между уровнями пищевых сетей.
Сейчас по всему миру коралловые рифы постепенно исчезают из-за воздействия человека, глобального потепления и закисления океана. Кроме того, на них уменьшается биомасса самих кораллов, в то время как число водорослей растет, изменяя всю экосистему — вплоть до количества и видового состава рыб и беспозвоночных, заселяющих рифы.
