Речная загадка решена

Кристально чистое состояние незагрязнённых водотоков может быть их же погибелью, согласно результатам исследования, опубликованным на этой неделе в журнале Geophysical Research Letters.

Пресноводная водоросль Didymosphenia geminata (Didymo), обитающая в ручьях и реках, способна колонизировать и доминировать на дне некоторых из самых чистых водоёмов мира именно благодаря их чистоте.

Didymo добивается этого с небольшой помощью друзей — в данном случае, бактерий, — которые позволяют ей использовать такие питательные вещества, как фосфор.

Цветения Didymo, также известной как «каменная сопля», состоят из стебельков, образующих толстые маты на дне олиготрофных (бедных питательными веществами) ручьёв и рек, говорит учёный П.В. Сундарешвар из Горного института и технологий Южной Дакоты, ведущий автор статьи.

В последние десятилетия этот пресноводный диатомей стал печально известен, захватив малопитательные реки в Северной Америке и Европе, а также водоёмы Южного полушария, включая Новую Зеландию и Чили. Поскольку его цветения изменяют пищевые сети и могут повлиять на рыболовство, Didymo представляет угрозу для экосистемы и экономического здоровья этих водотоков.

Способность Didymo буйно расти в водах с дефицитом фосфора долгое время ставила учёных в тупик. В ходе исследования, финансируемого Национальным научным фондом (NSF) и фондом штата Южная Дакота, Сундарешвар и коллеги выяснили, что Didymo способна концентрировать фосфор из воды.

Учёные проводили исследование в Рапид-Крик, незагрязнённом горном ручье в западной части Южной Дакоты, где Didymo впервые наблюдали в 2002 году. Цветения регулярно покрывают от 30 до 100 % русла ручья на участке длиной до десяти километров.

Didymo процветает в Рапид-Крик благодаря биогеохимическим процессам в биоплёнках матов. По мере формирования матов новые стебельки развиваются на поверхности, а старые, уже связавшие фосфор, смещаются во внутренние области. Фосфор становится доступным для Didymo благодаря активности бактерий, живущих внутри этих матов.

Концентрация фосфора в матах Didymo намного превышает уровень, ожидаемый исходя из содержания питательных веществ в поверхностных водах. Способность матов накапливать фосфор связана с наличием железа в воде. Клетки Didymo адсорбируют как железо, так и фосфор, а затем бактериальные процессы в мате взаимодействуют с железом, повышая биологическую доступность фосфора.

Этот результат поможет учёным и управляющим выявлять водоёмы, восприимчивые к цветению Didymo, и потенциально может привести к открытиям, которые остановят буйный рост этого организма в реках по всему миру.