Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Новости науки

Цветению водорослей оказалась необходима стабильная среда

Российские ученые изучили температуру, соленость, прозрачность воды видовой состав водорослей, концентрацию питательных веществ и другие параметры прибрежной морской экосистемы и оценили, как они влияют на интенсивность цветения водорослей. В результате исследователи впервые статистически доказали, что для возникновения «красного прилива» очень важна стабильность окружающей среды, а не только критически высокие концентрации веществ в воде. Такие знания необходимы для прогнозирования наступления и продолжительности опасных цветений, ведь они ухудшают качество воды, отчего заболевают и гибнут животные и растения, а их остатки загрязняют пляжи и вредят хозяйствам по выращиванию рыб и других водных обитателей. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.

«Полученные результаты подтвердили нашу гипотезу, так как самые сильные цветения и максимальное обилие динофлагеллят наблюдались в периоды, следующие за наибольшей стабильностью температуры воды и максимальным постоянством содержания азотистых соединений. При низкой абиотической стабильности цветения динофлагеллят были выражены слабее», — рассказывает Ирина Телеш, участник проекта, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Зоологического института РАН.

За все время проведения биологических исследований человечество накопило достаточно много знаний о закономерностях жизни растений, животных, микроорганизмов и даже вирусов в водных экосистемах. Уже известно, что массовые вспышки размножения микроскопических планктонных водорослей в пресноводных и морских водоемах происходят из-за накопления в системе избыточного количества питательных веществ на фоне глобальных изменений климата. Последние вызывают нарушения процессов первичного синтеза и разложения органических веществ в воде. В результате этих вредоносных цветений в водоем попадает множество токсичных продуктов жизнедеятельности водорослей, которые ухудшают качество воды. К примеру, формируются бескислородные зоны, где заболевают и гибнут животные и растения. Их остатки загрязняют пляжи и вредят хозяйствам по выращиванию рыб, моллюсков, ракообразных и прочих водных обитателей.

Однако сообщества водных организмов и экосистемы очень разнообразны. Поэтому у исследователей до сих пор нет полного понимания того, какие сочетания гидрофизических, гидрохимических и биологических характеристик провоцируют вредоносные цветения различных видов водорослей в водоемах разного типа. Чаще всего они происходят в прибрежных акваториях в условиях теплой погоды, высокой освещенности и слабого перемешивания водных масс из-за отсутствия ветра. Между тем такие знания необходимы для прогнозирования наступления и продолжительности опасных цветений.

Ученые Института цитологии РАН и Зоологического института РАН (Санкт-Петербург) совместно с коллегой из Университета города Росток (Германия) предположили, что физико-химическая стабильность водной среды может стимулировать вредоносные цветения водорослей. Для проверки этой гипотезы авторы использовали базу гидробиологических данных, собранных для прибрежных вод южной части Балтийского моря с 1988 по 2016 год. Ученые исследовали видовой состав водорослей, их численность и биомассу, а также температуру, соленость, кислотность (pH) и прозрачность воды, содержание хлорофилла и соединений азота, фосфора и кремния. Авторы проанализировали многолетнюю динамику этих показателей, уделив особое внимание одноклеточным жгутиконосцам — динофлагеллятам, которые способны вызывать обширные вредоносные цветения, которые также называют «красными приливами».

«В результате этой работы за 30 лет наблюдений выявлено 15 «красных приливов» динофлагеллят, в которых доминировали распространенные потенциально токсичные жгутиконосцы Prorocentrum cordatum. Стабильность температуры, солености и прозрачности воды, а также концентрации хлорофилла и питательных веществ из соединений азота и фосфора была рассчитана с использованием разработанного нами оригинального метода оценки смещенных данных. Этот метод позволил оценить мощность «красных приливов» в зависимости от того, насколько сильно колебались значения абиотических, то есть физико-химических, параметров в воде в период до начала цветения. Расчеты показали, что стабильность основных характеристик в прибрежных экосистемах вовсе не редкость, она может наблюдаться в течение 1-5 недель», — рассказывает Сергей Скарлато, доктор биологических наук, руководитель проекта РНФ, главный научный сотрудник, руководитель лаборатории цитологии одноклеточных организмов Института цитологии РАН.

Пока не ясно, как именно возникает эта зависимость в природе. Можно предположить, что при стабильных условиях среды взаимодействия между организмами способны инициировать хаотическую динамику фитопланктона, тем самым стимулируя массовое размножение водорослей и усиливая их вредоносные цветения. То есть при стабильных внешних условиях система становится более чувствительной к любым внутренним колебаниям ее компонентов, в том числе хаотическим. Однако такое воздействие на силу и частоту «красных приливов» еще требует тщательных исследований. Этот эффект может быть достоверно доказан только в результате длительного эксперимента в сочетании с анализом многолетних полевых данных, молекулярно-экологическим изучением водорослей и математическим моделированием вредоносных цветений.

Добавьте «Газету.Ru» в ваши источники в Яндекс Новостях.
Подписывайтесь на канал @gazetaru в Telegram.