Новый датчик впервые позволил измерить концентрацию карбонат-ионов внутри коралла

Междисциплинарная группа исследователей под руководством профессоров Университета Делавэра Вэй-Цзюнь Цая и Марка Уорнера впервые успешно измерила как pH, так и концентрацию карбонат-ионов непосредственно в кальцифицирующей жидкости коралла. Это важный шаг в изучении влияния окисления океана на морские кальцифицирующие организмы, такие как кораллы и моллюски. Команда, включающая коллег из Университета Джорджии и Университета штата Огайо, использовала для этого специализированный карбонатный датчик, разработанный в лаборатории Цая. Результаты опубликованы 4 апреля в журнале Nature Communications.

Окисление океана снижает pH морской воды из-за поглощения избытка CO₂ из атмосферы, что влияет на формирование скелетов у морских организмов, но точные механизмы этого влияния оставались неясными. Новый метод позволяет зондировать тонкий слой кальцифицирующей жидкости (толщиной в несколько микрометров) непосредственно рядом с формирующимся скелетом. Как пояснил Цай, для полного понимания карбонатной системы необходимо два параметра, и ранее ученые могли лишь догадываться о концентрации карбонат-ионов, измеряя только pH.

Измерения подтвердили, что pH в зоне кальцификации высокий, что согласуется с гипотезой о работе протонной помпы у коралла. Также была обнаружена высокая концентрация карбонат-ионов. Однако расчет общего количества растворенного неорганического углерода показал, что его концентрация, вероятно, близка к морской воде или даже немного ниже, а не сильно повышена, как предполагалось ранее. Ученые выдвигают гипотезу, что это связано с быстрым использованием углерода для построения скелета. Это может означать, что в условиях окисления океана кораллам, по крайней мере изученным видам, не приходится работать для кальцификации так тяжело, как считалось. «Это также может объяснить, почему скорость кальцификации многих видов кораллов не подвержена влиянию окисления океана», — отметила соавтор работы Андреа Гроттоли.

Следующим шагом станет проведение измерений у других видов кораллов и в различных условиях — при разной кислотности, освещенности, температуре или наличии стрессоров. Этот инструмент открывает новые возможности для изучения механизмов кальцификации и того, как изменения внешней среды влияют на биохимию коралла. «Некоторые предпосылки в исследованиях окисления океана основаны на химии морской воды, но коралл также биологически меняет эти концентрации. Такой инструмент поможет нам понять, что именно кораллы делают иначе», — заключил Марк Уорнер.