Как микробы в рифовых водах помогают управлять экосистемой

Микроскопические организмы, окружающие коралловые рифы, могут стать новым инструментом для их защиты. Ученые предлагают использовать данные о микробах в воде как «диагностический снимок» состояния рифов — быстро, точно и без вреда для экосистемы.

Микроскопические обитатели рифов могут стать ключом к сохранению одних из самых уязвимых и ценных экосистем планеты / Источник: Unsplash

Работа, посвященная значению микробных сообществ вокруг коралловых рифов, опубликована в журнале Cell Reports Sustainability. Ее авторы — Эми Эпприл из Океанографического института Вудс-Хоул и Дженнифер Салерно из Университета Джорджа Мейсона — подчеркивают, что микроскопические организмы в рифовой воде могут служить индикаторами здоровья всей экосистемы. Они предлагают использовать такие микробы как простой и доступный способ оценки состояния кораллов.

Многие кораллы получают питание и яркую окраску от микроскопических водорослей, живущих прямо в их тканях. Но и сама вода вокруг рифов насыщена жизнью — бактериями, археями и другими микроорганизмами, которые чутко реагируют на любые изменения в окружающей среде. Состав и поведение этих микробов способны рассказать о проблемах задолго до того, как они станут видимыми.

С         бор воды для анализа микроорганизмов рифовой воды обычно производится в Сент-Джоне, Виргинские острова, с использованием бутылки Нискина, которую можно закрыть под водой в месте взятия пробы / Источник: Woods Hole Oceanographic Institution

Ученые поясняют, что отбор воды над рифом с помощью простого насоса позволяет собрать достаточно материала для анализа. Далее можно использовать разные подходы — от микроскопии до извлечения ДНК и РНК, в зависимости от целей и ресурсов. Такой подход не требует вмешательства в сам риф, что делает его особенно ценным.

В статье представлен подробный обзор методов, затрат и рекомендаций, а также указания по времени и месту отбора проб. Исследователи настаивают на стандартизации подходов и на координации между учеными и природоохранными организациями для создания масштабной программы мониторинга.

Недорогой насос для грунтовых вод устанавливается над рифом, а затем вода выкачивается на поверхность для сбора в бутылки. Вода будет использоваться для исследования микроорганизмов, связанных с рифовой водой, для оценки здоровья рифовой среды / Источник: Woods Hole Oceanographic Institution

Присутствие определенных микробов может служить маркером. Например, E. coli сигнализирует о загрязнении воды из-за отходов человека или животных. Напротив, фотосинтетические микроорганизмы могут быть признаком здоровой среды.

Знания о микробах — это не только диагностика. Они дают возможность предсказывать угрозы и смягчать их последствия, а также лучше управлять программами восстановления рифов. По словам Салерно, наука и технологии уже позволяют использовать эти инструменты, и важно донести это до тех, кто принимает решения.

Фотография кораллового рифа в Хардинес-де-ла-Рейна, Куба, где микробиологические пробы рифовой воды использовались для изучения здоровья экосистемы коралловых рифов / Источник: Woods Hole Oceanographic Institution

В долгосрочной перспективе ученые предлагают создание открытых баз данных по микробам рифов. Это позволит использовать машинное обучение, то есть алгоритмы, которые смогут распознавать закономерности и прогнозировать состояние рифов по микробному составу воды.

Проблема особенно актуальна на фоне участившихся случаев обесцвечивания кораллов, вызванных перегревом океана. Такие события происходят все чаще из-за изменения климата. Чтобы сохранить рифы — экосистемы с высочайшим биоразнообразием в океане — нужны новые подходы и больше научной информации.

Использование природных решений и мягких технологий становится все более важным в морских экосистемах. В другом исследовании ученые показали, как роботизированные системы могут помочь выращивать устриц, не нанося вреда окружающей среде — об этом вы можете узнать в этой статье.