В исследовании, опубликованном в журнале Microbiome, рассматриваются коралловые рифы, но исследователи говорят, что оно может быть широко применимо в качестве метода измерения того, как экосистемы реагируют на деятельность человека, сообщает Имперский колледж Лондона.
Понимание поведения экосистем позволяет прогнозировать их будущее. Хотя микробы играют важнейшую роль в экосистемах, поддерживая такие функции, как питание и преобразование иммунной системы, изменения в микробных сообществах редко измеряются.
Команда, возглавляемая учеными Имперского колледжа Лондона, проверила, может ли измерение изменений во всем сообществе макроорганизмов и микробов вместе дать новое измерение стресса на коралловых рифах. В этих экосистемах особенно важны микробы, которые живут не только на макроорганизмах, но и в окружающих отложениях и воде.
Некоторые рифы растут вблизи естественных источников углекислого газа (CO2) на дне океана, что может быть использовано для изучения реакции рифов на будущие условия содержания CO2 в океане и его подкисление, вызванное деятельностью человека. Исследователи посетили такие источники CO2 в Папуа-Новой Гвинее и с помощью автономных структур мониторинга рифов (ARMS) собрали образцы организмов и отложений из зон с разным уровнем CO2.
Ученые использовали генетическое секвенирование и масс-спектрометрию для определения микробов и метаболитов (небольших молекул, производимых организмами и выполняющих различные экологические функции), присутствующих в каждом образце.
Было обнаружено, что по мере увеличения содержания CO2 в океане микробы и метаболиты становились все более похожими на те, что были в осадочных породах, что называется снижением «отчетливости голобионтного сообщества».
Полученные результаты свидетельствуют о том, что изменение микробных сообществ макроорганизмов может использоваться в качестве раннего индикатора стресса экосистемы. Также подчеркивается важность применения «экосистемного подхода» для понимания воздействия антропогенных стрессовых факторов.
Новый результат получен только для одной экосистемы, находящейся под воздействием одного источника стресса (подкисления), поэтому сейчас команда проверяет этот подход на более чем 80 рифовых площадках по всему миру, которые подвергаются различным антропогенным нагрузкам.
Автор работы Джейк Уильямс, сотрудник факультета наук о жизни Имперского университета и Института зоологии ZSL, сказал: «Интенсивная деятельность человека и климатический кризис увеличивают нагрузку на экосистемы по всему миру. Нам не хватает общих и надежных способов мониторинга этого стресса и реакции экосистем на него».
Результаты исследования показывают возможность разработки общих показателей, основанных на взаимосвязях между микробами и химическими веществами внутри и вне организмов. В идеале эти показатели не должны зависеть от типа экосистемы, а должны быть применимы в любой системе – от коралловых рифов до тропических лесов.
Ведущий исследователь доктор Эмма Рэнсом добавила: «Для точной оценки и прогнозирования воздействия на коралловые рифы необходим целостный подход. Микробы являются чрезвычайно важным и малозаметным компонентом всех экосистем и важнейшим инструментом для понимания экологических последствий и достижения экологически устойчивого будущего».
[Фото: Emma Ransome / Imperial College London]