Роль азота в обесцвечивании кораллов

Избыток азота нарушает симбиоз кораллов и водорослей, вызывая обесцвечивание даже при отсутствии стресса от высокой температуры и света. Поскольку обесцвечивание кораллов усиливается с ростом глобальной температуры океана, это открытие важно для понимания механизмов этого процесса и поиска способов снижения разрушительного воздействия на рифы.

"Кораллы прекрасно адаптированы для процветания в освещенных солнцем, бедных питательными веществами водах тропических океанов, в основном благодаря их тесной связи с микроскопическими водорослями", — сказала доктор Клаудия Погореутц из Исследовательского центра Красного моря в KAUST. — "В этих отношениях кораллы регулируют рост и активность водорослей, ограничивая их доступ к азоту. Этот 'шантаж' заставляет водоросли производить богатые энергией сахара посредством фотосинтеза для кораллового животного". Другая микробная группа — азотфиксирующие микроорганизмы, называемые диазотрофами, — может играть ключевую роль в поддержании продуктивности метаорганизма, снабжая его дополнительным азотом для метаболизма и роста. Однако по мере того, как в океаны сбрасывается все больше сточных вод, богатых сахарами и азотом, хрупкий баланс этого цикла азота оказывается под угрозой, что, в свою очередь, может усугубить события обесцвечивания.

Исследовательская группа под руководством адъюнкт-профессора морских наук KAUST Кристиана Фульштра и в сотрудничестве с учеными из Университета Бремена в Германии использовала уникальный подход к изучению того, как обогащение сахаром и нарушение азотного цикла могут способствовать обесцвечиванию кораллов, изучая этот процесс в отсутствие стресса от тепла и света. "Выясняя, как другие факторы окружающей среды вызывают обесцвечивание, мы можем выявить сходства и ранее упущенные из виду процессы, которые могут объяснить, что происходит во время обесцвечивания, вызванного тепловым стрессом", — пояснил аспирант KAUST Нильс Рэдекер. Образцы кораллов помещали в резервуары в аквариумных лабораториях KAUST. В некоторые резервуары добавляли смесь сахаров, в то время как другие служили контролем.

Обогащенная сахаром среда обеспечила азотфиксирующие микробы дополнительной энергией, что привело к фиксации большего количества азота. Этот избыток азота, доступный коралловому животному, нарушил баланс ограничения азота для водорослей, вызвав распад симбиоза и запустив обесцвечивание. "Это первое исследование, которое подчеркивает важность микробных процессов, таких как фиксация азота, для здоровья кораллов, и то, как нарушение этих процессов может представлять ранее не идентифицированную угрозу при определенных условиях", — сказал Рэдекер.

Исследователи надеются, что привлечение внимания к роли азота в обесцвечивании побудит власти во всем мире серьезно заняться проблемой загрязнения воды. Хотя глобальное изменение климата, несомненно, является самой большой угрозой для коралловых рифов, ограничение дальнейшего ущерба путем очистки наших океанов может помочь этим хрупким экосистемам выжить.