Исследователи изучают, как пресноводные диатомеи остаются на свету

Подводная растительность обычно реагирует на те же факторы окружающей среды, что и наземная, но любопытное открытие в озере Эри около 2012 года заставило микробиологов изучить несезонное зимнее изобилие. Цветение диатомей — микроскопических фотосинтезирующих водорослей — активно происходило под (и внутри) ледяного покрова озера. Как выяснилось, у основных видов зимне-весеннего цветения, таких как Aulacoseira islandica, существуют симбиотические отношения с гетеротрофными бактериями, способными формировать крошечные кристаллы льда. Это делает нити диатомей плавучими, и они, подобно кубикам льда, всплывают к ледяному покрову, встраиваясь в него и получая доступ к свету для фотосинтеза зимой.

Эта любопытная адаптация находится под угрозой из-за глобального потепления, приводящего к повсеместному сокращению ледяного покрова Великих озёр. В последние несколько зим озеро Эри оставалось практически свободным ото льда, оставляя диатомеи в мутных, лишённых света водах. Чтобы исследовать меняющуюся ситуацию, учёные во главе с Бриттани Зеперник провели отбор проб в ледяных (в 2019 году) и безлёдных (в 2020 году) зимних водах озера Эри. Результаты, опубликованные в The ISME Journal, показали, что в безлёдной водной толще 2020 года обилие Stephanodiscus spp. было примерно на 70% ниже, а Aulacoseira islandica — примерно на 50% ниже по сравнению с покрытой льдом водой 2019 года.

Сокращение ледяного покрова, по прогнозам, продолжится, что окажет значительное влияние на экосистему. Диатомеи критически важны: на их долю приходится около 20% глобального связывания углерода и производства кислорода. «Следовательно, крупномасштабные изменения, уже происходящие с зимне-весенними сообществами диатомей в озере Эри и других озёрах по всему миру, приведут к крупномасштабным биологическим и биогеохимическим изменениям», — отмечает Зеперник. В поисках адаптационных механизмов исследователи изучают возможность формирования диатомеями кластеров с помощью адгезивных белков-фациклинов для «сплава» к поверхности, а также потенциальное увеличение использования протон-перекачивающих родопсинов — светособирающих белков, которые могут служить альтернативой классическому фотосинтезу.