Исследователи показали, что кораллы адаптируют скорость фотосинтеза к преобладающим условиям окружающей среды

Основным источником энергии для тропических мелководных коралловых рифов, как и для лесов на суше, является свет. Фотосинтезирующие водоросли, называемые зооксантеллами, живут в тканях рифообразующих кораллов и снабжают их кислородом и продуктами фотосинтеза, включая глюкозу и аминокислоты. Кораллы, в свою очередь, используют эти продукты в качестве источника энергии для построения скелетов из карбоната кальция и роста живой ткани. Другие экологически важные рифовые организмы, такие как макроводоросли и нитчатые водоросли, также зависят от света для роста и размножения, что делает свет движущей силой роста и общей продуктивности экосистем коралловых рифов.

По этой причине ученые, изучающие коралловые рифы, заинтересованы в определении взаимосвязи между первичной продуктивностью и изменяющимися световыми условиями. В статье, опубликованной в прошлом месяце в научном журнале PLoS ONE, постдокторант Ивонн Савалл и ее научный руководитель, ассоциированный ученый Эрик Хохберг из BIOS, представили доказательства того, что рифы оптимизируют свои фотосинтетические способности в соответствии с преобладающими условиями окружающей среды, такими как общая доступность света, питательных веществ, углекислого газа и температура.

«Первичная продукция, или количество происходящего фотосинтеза, в конечном итоге определяет биомассу и рост рифа, — сказала Савалл. — Это означает, что точные измерения продуктивности критически важны для понимания функционирования рифа». Исследователи полагают, что для точного измерения продуктивности рифа необходимы долгосрочные измерения, а не традиционные мгновенные кривые «фотосинтез-освещенность» (P-E), которые игнорируют изменение световых условий в течение дня, сезонов и в разных точках мира.

Для своего исследования ученые сначала получили 52 мгновенные P-E кривые, представляющие широкий спектр донных организмов (кораллов и водорослей) и сообществ, а также условий окружающей среды. Затем, чтобы рассчитать дневную (долгосрочную) освещенность, они использовали более 900 кривых доступности света, собранных за трехлетний период метеорологическими приборами в международном аэропорту Бермуд. С помощью компьютерных моделей команда интегрировала мгновенные P-E кривые с кривыми дневной освещенности, получив интегрированные по времени P-E кривые, которые показывают взаимосвязь между фотосинтезом и доступностью света в течение всего дня.

«Эти результаты указывают на то, что рифовые организмы, включая как кораллы, так и водоросли, скорее всего, оптимизируют фотосинтез в той же степени, что и наземные растения, в масштабе дня или дольше», — отметила Савалл. С точки зрения ученого, пытающегося понять, как функционируют рифовые экосистемы, эти результаты указывают на фотосинтез как на «экологический интегратор», то есть скорость фотосинтеза реагирует на все стрессовые факторы, с которыми сталкивается организм.

В последующих исследованиях Хохберг и Савалл изучают взаимосвязь между цветом организма и его общей дневной фотосинтетической продукцией. Эти два параметра определяются уровнем пигментов организма, и наземные исследования показали, что фотосинтез можно прогнозировать путем измерения цвета, выражаемого пигментами. Это означает, что система дистанционного зондирования, такая как проект Хохберга COral Reef Airborne Laboratory (CORAL), потенциально может напрямую оценивать первичную продукцию экосистемы без трудоемких in situ измерений химического состава воды.