Океанографы из Гавайского университета в Маноа обнаружили, что микробные сообщества — от освещаемой солнцем поверхности до огромных глубин — в субтропическом круговороте северной части Тихого океана демонстрируют устойчивые сезонные циклы. Исследование позволило по-новому взглянуть на то, как поддерживается высокий уровень биоразнообразия в открытом океане.
«Давний вопрос биологической океанографии, который мы называем "парадоксом планктона", звучит так: как может быть столь велико и устойчиво видовое разнообразие в такой, казалось бы, однородной среде, как открытый океан?» — говорит Фуян Ли, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале The ISME Journal.
В глубоких синих водах Тихого океана концентрация питательных веществ крайне низкая по сравнению с прибрежными районами, изобилующими видимыми формами жизни, такими как заросли бурых водорослей у берегов Калифорнии или коралловые рифы на Гавайях.
«Теоретическая экология предполагает, что видовое разнообразие может поддерживаться за счет того, что общие ресурсы, такие как питательные вещества, используются в разное время года, что сводит к минимуму конкуренцию, — поделился Ли. — Хотя сезонные циклы являются фундаментальным свойством многих разнообразных экосистем, сезонность в тропиках выражена не так сильно, как в умеренных или полярных широтах».
Чтобы определить, существуют ли сезонные циклы в микробных сообществах на исследовательской станции «Аloha», расположенной в тропической части открытого океана в 100 км к северу от острова Оаху, Гавайи, Ли и его коллеги проанализировали ДНК микробов в образцах, которые они собирали ежемесячно в течение 8 лет. Благодаря частому сбору образцов в течение длительного периода и идентификации видов с высоким разрешением исследователи смогли провести беспрецедентные наблюдения в открытом океане.
Они обнаружили, что более чем у 60% отслеживаемых групп микроорганизмов наблюдается сезонная цикличность. Хотя на глубине до 150 метров сезонные циклы становятся менее выраженными, удивительно, что у некоторых глубоководных видов микроорганизмов они сохраняются даже на глубине почти в 4 километра.
«Примечательно, что очень близкие виды или подвиды "цветут" в разное время года, что схоже с сезонными изменениями, наблюдаемыми у некоторых наземных растений и животных, — говорит Ли. — Чередование использования питательных веществ в течение года, вероятно, является ключевой экологической стратегией микробных сообществ для поддержания их разнообразия».
Поддерживая свою популяцию в течение всего года, микробные сообщества постоянно снабжают органическими веществами и энергией организмы, находящиеся выше в пищевой цепи, например личинок рыб. Таким образом, микробы обеспечивают стабильность морской пищевой цепи и продуктивность вод Тихого океана.
[Фото: Hawai'i Ocean Time-series]
