Без фотосинтеза жизнь на Земле была бы невозможна. Огромную часть кислорода, которым мы дышим, производят не только леса и растения, но и крошечные морские организмы. Среди них главную роль играет Prochlorococcus - самый распространённый фотосинтезирующий организм планеты, на долю которого приходится почти треть мирового производства кислорода.
Новое исследование, опубликованное в Nature Microbiology, показало: этот микроб, до сих пор считавшийся "любителем тепла", может оказаться гораздо более уязвимым к росту температуры океанов, чем предполагалось.
Prochlorococcus — микроскопический цианобактерий, встречающийся более чем в 75% освещённых солнцем поверхностных вод. Особенно много его в тропиках, где условия бедны питательными веществами, но стабильны по температуре.
"В тропических водах у побережья вода ярко-синего цвета, потому что в ней почти ничего нет, кроме Prochlorococcus", — сказал океанограф Франсуа Рибалет из Вашингтонского университета.
Именно эти микробы формируют основу морских пищевых цепей.
Оптимальная температура для деления клеток Prochlorococcus — от 19 до 28 °C. Однако в тропических морях уже сегодня фиксируются воды с температурой выше 30 °C. В таких условиях скорость деления падает до трети.
"Температура их выгорания намного ниже, чем мы предполагали", — отметил Рибалет.
Если прогнозы климатологов оправдаются, многие регионы океана в течение 75 лет превысят верхний предел переносимости этих микробов.
| Характеристика | Prochlorococcus | Synechococcus |
|---|---|---|
| Температура выживания | 19-28 °C | До 32 °C и выше |
| Питательные вещества | Минимальные требования | Нуждается в большем количестве |
| Роль в экосистеме | Основной производитель кислорода | Возможный "заменитель", но с ограничениями |
Учёные анализировали более 800 миллиардов клеток, собранных за 13 лет во время 90 экспедиций. Для этого использовался проточный цитометр — лазерное устройство, позволяющее подсчитывать микроскопические клетки прямо на борту исследовательских судов.
Статистическая модель показала: деление клеток зависит от температуры, а не от количества света или питательных веществ.
Ошибка: Считать Prochlorococcus "неуязвимым к теплу".
Последствие: Недооценка угрозы для кислородного баланса.
Альтернатива: Учитывать пределы температуры при моделировании климата.
Ошибка: Опираться только на лабораторные данные.
Последствие: Искажение реальной картины выживаемости.
Альтернатива: Долгосрочные наблюдения в океане.
Рибалет предупреждает: даже если другой цианобактерий сможет доминировать в тёплых водах, это не гарантирует сохранения экосистем.
"Если Synechococcus захватит власть, не факт, что другие организмы смогут взаимодействовать с ним так же, как с Prochlorococcus", — пояснил Рибалет.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Более точное понимание экосистем океана | Ограничения методологии |
| Возможность прогнозировать изменения | Не все регионы океана охвачены |
| Новые данные о роли углерода | Не выявлены редкие устойчивые штаммы |
| Основа для климатических моделей | Прогнозы зависят от сценариев потепления |
Какую долю кислорода производит Prochlorococcus?
Почти треть мирового объёма.
Почему ему трудно жить при высоких температурах?
У него упрощённый геном без генов устойчивости к стрессу.
Можно ли заменить его другими микробами?
Теоретически да, но экосистемные связи будут нарушены.
Миф: Чем теплее вода, тем лучше для Prochlorococcus.
Правда: При температуре выше 30 °C его рост резко замедляется.
Миф: Эти микробы исчезнут полностью.
Правда: Их ареал сместится к полюсам, но численность в тропиках сократится.
Prochlorococcus — самый маленький фотосинтезирующий организм на Земле.
Впервые его открыли только в 1988 году.
Он играет ключевую роль в регулировании углеродного цикла океана.
Ещё в 1980-х годах считалось, что океан производит кислород в основном благодаря водорослям. Но открытие Prochlorococcus изменило представления о биосфере: оказалось, что именно этот крошечный микроб обеспечивает основу глобальной экологии.