Там, где море сладкое: морские луга образуют на дне огромные запасы сахара

Растительный мир морей представлен не только древними и примитивными водорослями, но и так называемыми морскими травами. Это цветковые растения, которые недавно — по эволюционным меркам — освоили водную среду, а именно прибрежную полосу морей, где образуют густые заросли — морские луга. Морские травы относятся к четырем семействам: посидониевые (Posidoniaceae), взморниковые (Zosteraceae), водокрасовые (Hydrocharitaceae) и цимодоцеевые (Cymodoceaceae).

Сформированные этими растениями экосистемы много значат для климата, поскольку очень эффективно накапливают углерод. Один квадратный километр морских лугов сохраняет в себе вдвое больше углерода, чем та же площадь на суше, занятая лесами. К тому же морские луга образуют запасы этого ключевого элемента в 35 раз быстрее.

Именно морские луга привлекли внимание исследователей из Института морской микробиологии Макса Планка (Германия), которые посвятили им новую статью в Nature Ecology & Evolution. Ученые выяснили, что заросли морских трав выделяют очень много сахаров, главным образом — сахарозы, той самой, которую мы добавляем в кофе.

Напомним, сахара — один из классов органических (содержащих цепочки углерода) веществ, которые живые организмы активно используют, в том числе для запасания энергии. Она накапливается в так называемой ризосфере морских трав — по сути, в грунте, окружающем корни растений. Там концентрация сахарозы в 80 раз превышает максимальную из ранее описанных в морских экосистемах.

«Давайте оценим возможные перспективы: согласно нашим данным, ризосфера морских трав содержит в себе от 0,6 до 1,3 миллиона тонн сахаров, главным образом — сахарозы, — рассказал Мануэль Либеке (Manuel Liebeke) из Института морской микробиологии Макса Планка. — Это примерно соответствует количеству сахара, которое содержат 32 миллиарда банок колы».

На самом деле, это довольно странно. Как правило, органические вещества тут же используют бактерии и прочие микроорганизмы. Подобно людям, микробы любят сахар и употребляют его при первой возможности. Что же останавливает их в данном случае?

«Нам пришлось потратить на этот вопрос много времени, — поделилась Мэгги Согин (Maggie Sogin), которая возглавила этот авторский коллектив. — Мы поняли, что морские травы, подобно многим другим растениям, выделяют в грунт фенольные соединения. <…> В экспериментах мы добавляли выделенные из морских трав фенолы к микроорганизмам, живущим в их ризосфере, и убедились, что скорость потребления сахарозы в этом случае намного меньше, чем в среде без фенолов».

В итоге не доставшийся никому сахар оказывается погребен под морскими лугами, а содержащийся в нем углерод — исключен из глобального круговорота этого элемента.

Возникает вопрос: почему подводные растения производят сахар в столь огромных количествах, а потом еще выделяют его наружу? Дело в том, что если морские луга оказываются под очень интенсивным освещением и фотосинтез в них происходит слишком активно, то растения синтезируют больше сахара, чем могут использовать. От избытка они избавляются, просто выбрасывая в окружающую среду.

В то же время некоторые специализированные микроорганизмы научились расти в ризосфере морских лугов, несмотря на фенольные соединения. Такие микробы способны разрушать и сахара, и фенолы, а заодно выделять ценные для растений вещества, в том числе азот. Подобные взаимовыгодные отношения между растениями и микроорганизмами в их ризосфере детально изучены на суше, однако исследования такого симбиоза у морских трав только начинаются.

Неожиданный новый результат лишний раз подчеркивает важность морских лугов для стабильности климата и глобального цикла углерода. Сейчас площадь зарослей морских трав резко сокращается — местами до 7% за год. Прогнозы авторов настораживают: согласно их оценкам, полная потеря морских лугов привела бы к высвобождению в атмосферу 1,54 миллиона тонн углекислого газа — столько же за год выделяют 330 тысяч автомобилей.