Луга с водорослями являются одной из важнейших экосистем на нашей планете. По оценкам, около 50 миллионов крошечных беспозвоночных и 40 000 рыб могут жить всего на одном акре морских водорослей. Более того, эти подводные растения поглощают 10% всего углерода, который ежегодно откладывается в океанах, и играют важную роль в изменении климата. Выяснилось, что Сладкие водоросли спасают океаны и обращают вспять изменение климата. Но они также являются одной из самых недооцененных экосистем на планете. Некоторые исследователи хотят это изменить.
Ученым давно известно, что почвенные микробы участвуют в земной секвестрации углерода, но мало что известно о взаимодействии, которое происходит между водорослями и ризосферой (океаническим субстратом) с точки зрения хранения углерода.
Недавно группа исследователей из Института морской биологии им. Макса Планка в Бремене (Германия) опубликовала исследование, раскрывающее наличие большого количества сахарозы в ризосфере, где хранятся миллионы тонн углерода.
Содержание
Сладость под поверхностью
По словам исследователей, под лугами из морских водорослей так много сахарозы, что, если она разложится, она будет выделять такое же количество CO 2 , которое ежегодно выбрасывается более чем 300 000 автомобилей. Эти результаты также удивительны, поскольку ожидается, что микробы в ризосфере разлагают сахар, но в ризосфере морских водорослей должно быть что-то, что подавляет микробную активность. Так что же это?
Ведущий автор Мэгги Согин и ее команда собрали пробы воды (поровые воды) с лугов с водорослями в Средиземном, Балтийском и Карибском морях. Они проанализировали поровую воду, которая также включала отложения из ризосферы водорослей, и обнаружили очень высокие уровни сахарозы в образцах, взятых вокруг корней водорослей. Их результаты показали, что сахароза весом от 0,67 до 1,34 триллиона граммов присутствует в верхних 30-сантиметровых отложениях водорослей.
Таким образом, ризосфера морских водорослей содержит более одного миллиона тонн сахарозы во всем мире — это эквивалентно 32 миллиардам банок кока-колы .
В ходе анализа исследователи также обнаружили, что гены, разлагающие сахарозу, были обнаружены в 80% микробных геномов. Однако только 64% геномов могут экспрессировать эти гены, то есть около трети не могут расщеплять сахарозу. Анализ также показал, что водоросли выделяют фенольные соединения, которые ингибируют большую часть микробной активности в ризосфере водорослей. При низком уровне кислорода эти соединения предотвращают микробное разложение сахарозы и способствуют ее накоплению в больших количествах под лугами.
Следовательно, сахароза в ризосфере морских водорослей не распадается на CO 2 и никогда не возвращается в атмосферу.
«Мы долго пытались это выяснить. Мы поняли, что водоросли, как и многие другие растения, выделяют фенольные соединения в отложения. Красное вино, кофе и фрукты полны фенолов, и многие люди принимают их в качестве пищевых добавок. Что менее известно, так это то, что фенолы являются противомикробными и подавляют метаболизм большинства микроорганизмов», — сказала ведущий автор Мэгги Согин.
Откуда в водорослях столько сахара?
По сравнению с растительностью на суше водоросли содержат в два раза больше углерода на квадратный километр. Кроме того, он поглощает углерод в 35 раз быстрее, чем леса на суше. Большое количество сахарозы под водорослями играет ключевую роль в управлении углеродом. Исследователи также заметили, что концентрация сахарозы на лугах с водорослями увеличилась в 80 раз с момента последнего измерения. Так откуда же берется вся эта сахароза?
Сахароза производится морскими водорослями с помощью фотосинтеза, и ее производство зависит от количества света, попадающего на луга. Например, в дневное время, когда водоросли получают достаточное количество солнечного света, сахароза вырабатывается в больших количествах. Морская трава использует значительное количество сахарозы для собственного роста, а остальное отправляется в ее ризосферу.
В интервью Verve Times Николь Дюбилье, директор Института морской микробиологии им. Макса Планка, объясняет, что морские водоросли в основном страдают от успеха, производя больше полезных вещей, чем они могут потреблять:
«В условиях среднего освещения эти растения используют большую часть сахара, который они производят, для собственного метаболизма и роста. Но в условиях высокой освещенности, например, в полдень или летом, растения производят больше сахара, чем они могут использовать или хранить. Затем они выпускают избыток сахарозы в свою ризосферу. Думайте об этом как о перепускном клапане».
Луга из морских водорослей отчаянно борются за жизнь
К сожалению, луга из морских водорослей, которые имеют большое значение для нашей экосистемы, океанов и климата, в настоящее время борются за свое существование. В отчете показано, что из-за чрезмерного рыболовства, загрязнения воды и отсутствия усилий по сохранению каждые 30 минут океаны теряют покрытие из морских водорослей размером с футбольный стадион. Согласно исследованию 2021 года, только Великобритания потеряла более 90% своих лугов с водорослями, и эти места обитания также быстро исчезают в таких местах, как Флорида, Индонезия и Сингапур.
Если такие тенденции сохранятся, то мы можем увидеть дополнительные выбросы углерода в размере до одного миллиарда метрических тонн в год — это примерно вдвое больше, чем количество углерода, ежегодно выбрасываемого такими странами, как Франция и Италия. Поэтому правительства, агентства по охране окружающей среды и политики должны принимать решительные решения для обеспечения защиты морских водорослей во всем мире.
