«Коралловые рифы находятся под огромной угрозой во всем мире, поэтому нам нужно очень хорошо разбираться в рифовых системах», – сказал соавтор исследования Рассел Хилл, профессор UMCES и директор Института морских и экологических технологий в Балтиморе. «Мы знаем уже более 100 лет, что вода, окружающая рифы, бедна азотом и фосфором. Чарльз Дарвин даже указал на этот парадокс.
Это важный шаг вперед в понимании того, как можно иметь такое невероятное биоразнообразие, даже если в окружающей воде мало фосфора."
Морские губки живут на дне океана и являются важным компонентом рифовой экосистемы.
Они являются фильтрующими питателями и извлекают питательные вещества из водяного столба, перерабатывая тысячи галлонов морской воды каждый день. Это исследование открывает новое окно о роли губок в извлечении питательных веществ из воды и их перераспределении по рифам, что является основной и важной ролью для выживания экосистемы.
На губках обитает множество бактерий и микробов, выживание которых зависит от губки, и наоборот.
Фактически, эти микроорганизмы могут составлять до 40% объема губки. Бактерии, которые живут в губках, могут помочь переносить питательные вещества из воды в губку, и ученые впервые определили механизм удержания фосфора.
«Губка – старое животное, а бактерии еще старше, поэтому они живут вместе очень долго», – сказал ведущий автор исследования Фань Чжан. «Этот механизм существует уже много миллионов лет, и мы только сейчас начинаем понимать, как они извлекают фосфор из воды."
Фосфор – это питательное вещество, необходимое для жизни, но его концентрация в воде вокруг коралловых рифов очень низкая.
Новое исследование сообщает, что фосфор захватывается бактериями, живущими в губках, и превращается в полифосфат, форму фосфора, легко используемую рифовым сообществом. Полифосфат содержится почти во всех организмах и функционирует как способ накапливать фосфор и обеспечивать запас энергии. Полифосфат обнаруживается при электронной микроскопии в виде крошечных белых кластеров или гранул.
В течение многих лет морские биологи видели эти гранулы на образцах губок, но никогда не останавливались, чтобы выяснить, что это такое. Впервые исследователи предоставляют доказательства того, что эти гранулы происходят от бактерий, которые живут в губках, хранящих фосфор в форме полифосфата, обеспечивая резервуар, который губка и другие рифовые организмы могут использовать.
Это открытие является важным первым шагом к более глубокому пониманию того, как рифы, находящиеся под угрозой, функционируют на дне океана, и может изменить нынешнее представление о круговороте фосфора в рифовых экосистемах.
В будущем эти знания могут помочь в понимании эффективного управления фосфором на суше, например, удаления избыточного фосфора из сточных вод.
«Это большой шаг вперед в демонстрации функционального значения некоторых бактерий в губках, выходящий за рамки понимания того, какие бактерии присутствуют, к тому, что они делают для губки и для общества», – сказал Хилл.