Тропики становятся смертельной ловушкой: температура убивает главного двигателя морской жизни

Prochlorococcus — крошечные цианобактерии, которые стали одним из важнейших "двигателей" жизни в океане. Эти микробы отвечают примерно за 5% всего глобального фотосинтеза и обеспечивают питанием практически всю морскую пищевую цепь — от планктона до китов. Их клетки миллиарды лет выживали в бедных питательными веществами тропических водах, оттачивая способность жить "на минималках" и избавляясь от лишних генов. Но теперь глобальное потепление ставит под угрозу их существование.

Хрупкое равновесие

Учёные предполагали, что прохлорококки хорошо приспособлены к росту температуры, ведь они обитают в тропиках. Однако исследование, проведённое Франсуа Рибалетом и его коллегами из Вашингтонского университета, показало: оптимальная температура для них — от 19 до 30 °C, а при значениях выше 30 °C рост клеток резко замедляется. При температуре около 30—31 °C деление клеток снижается в три раза по сравнению с нормой.

"Температура их выгорания намного ниже, чем мы предполагали", — отметил Франсуа Рибалет.

По прогнозам климатических моделей, в течение ближайших 75 лет температура тропических и субтропических вод превысит этот порог. Это значит, что в привычных для прохлорококков районах их продуктивность может сократиться на 37—51%.

Методы исследования

За десять лет экспедиций команда Рибалета собрала данные о примерно 800 миллиардах клеток Prochlorococcus. С помощью системы SeaFlow учёные "подсвечивали" морскую воду лазером, анализируя размер и тип клеток в реальном времени. Модели показали: скорость размножения микробов зависит в первую очередь от температуры, а не от уровня питательных веществ или солнечного света.

Возможные замены

Prochlorococcus делят океан с другой цианобактерией — Synechococcus. Последняя лучше переносит высокую температуру, но требует больше питательных веществ и потому не может полностью заменить "крошечного соседа". Если баланс сместится, это изменит всю экосистему: неясно, смогут ли другие организмы так же эффективно взаимодействовать с Synechococcus.

Последствия для экосистем

Снижение численности Prochlorococcus в тропиках приведёт к уменьшению углерода в морской пищевой цепи. Это повлияет на планктон, рыб и более крупных животных, в том числе китов. При этом ареал Prochlorococcus сместится ближе к полюсам, где условия будут более подходящими. Они не исчезнут полностью, но экосистемы в тропиках и субтропиках могут серьёзно измениться.

Учёные признают, что исследование имеет ограничения: возможно, существуют штаммы, более устойчивые к теплу. Если они будут обнаружены, это может дать надежду на сохранение баланса в океане.