Океанографы из Гавайского университета в Маноа обнаружили, микробные сообщества, простирающиеся от зоны, освещенной солнцем, до самых глубоких слоев, в субтропическом регионе северной части Тихого океана, демонстрируют стабильные сезонные колебания. Проведенное исследование предоставило новые данные о механизмах, обеспечивающих поддержание высокого уровня биологического разнообразия в океанических водах.
«Один из давних вопросов, занимающих биологов, изучающих океан, известный как «парадокс планктона», заключается в том, почему в открытом океане, который кажется довольно однообразным, существует такое большое и стабильное количество различных видов?» — отмечает Фуян Ли, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале The ISME Journal.
В обширных синих водах Тихого океана концентрация полезных веществ значительно ниже, чем в прибрежных зонах, где наблюдается обилие живых организмов, например, зарослей бурых водорослей у побережья Калифорнии или коралловых рифов у берегов Гавайев.
«По мнению исследователей, видовое разнообразие может сохраняться благодаря тому, что разные виды используют одни и те же ресурсы, например питательные вещества, в различные периоды года, что уменьшает конкуренцию, — отметил Ли. При этом, несмотря на то, что сезонные изменения являются важной характеристикой многих экосистем, в тропиках они менее выражены, чем в умеренных или полярных регионах».
Для выяснения, наблюдаются ли сезонные колебания в составе микробных популяций на исследовательской станции «Aloha», находящейся в тропической зоне открытого океана, в 100 км к северу от острова Оаху, Гавайи, Ли и его соавторы провели анализ ДНК микроорганизмов, взятых из проб, собранных ежемесячно на протяжении восьми лет. Регулярный отбор образцов в течение продолжительного времени и точная идентификация видов позволили ученым осуществить уникальные наблюдения в открытом океане.
Анализ показал, что сезонные колебания наблюдаются более чем у 60% исследуемых групп микроорганизмов. Несмотря на то, что с увеличением глубины до 150 метров эти колебания ослабевают, некоторые глубоководные виды демонстрируют их даже на глубине около 4 километров.
«По словам Ли, заслуживает внимания тот факт, что виды или подвиды, являющиеся близкими родственниками, начинают «цвести» в разные периоды года. Это сходно с сезонными колебаниями, которые можно наблюдать у некоторых наземных растений и животных. Вероятно, циклическое использование ресурсов в течение года является важной экологической стратегией, позволяющей микробным сообществам сохранять своё разнообразие».
Микробные сообщества, поддерживая свою численность на протяжении всего года, непрерывно поставляют органические соединения и энергию организмам, занимающим более высокие уровни в пищевой сети, таким как личинки рыб. Благодаря этому микроорганизмы способствуют поддержанию устойчивости морской пищевой цепи и обеспечивают продуктивность вод Тихого океана.
[Фото: Hawai’i Ocean Time-series]