Неожиданные стратегии выживания планктона в альпийских озёрах имеют глобальное значение

Озеро Госсенкёллезе, расположенное на высоте 2413 метров над уровнем моря в Австрийских Альпах, стало отправной точкой для многих открытий, описанных в этом исследовании. Автор: Рубен Соммаруга

Альпийские озёра — одни из самых суровых водных экосистем на Земле. Находясь на большой высоте, они подвергаются интенсивному ультрафиолетовому излучению (УФИ), резким перепадам температуры и освещённости, а также низкой доступности питательных веществ. Тем не менее, эти экосистемы полны жизни, которая не только выживает, но и процветает в таких условиях. Как это возможно?

Этот вопрос стал центральной темой моего мемориального доклада имени Бальди на 37-м Конгрессе Международного общества лимнологии. Я представил новое исследование, раскрывающее неожиданные стратегии выживания планктона, которые также могут дать более широкое понимание пресноводных и морских экосистем, сталкивающихся с растущим экологическим стрессом. Доклад опубликован в журнале Inland Waters.

Первая ключевая тема — фотозащита, то есть как организмы защищаются от потенциального вреда, вызванного воздействием солнечного УФ-излучения. В альпийских озёрах УФИ может серьёзно повреждать ДНК, препятствовать фотосинтезу и нарушать целостность клеток.

Давно известно, что планктонные организмы производят фотозащитные соединения, такие как микоспориноподобные аминокислоты (МПА) и каротиноиды, чтобы смягчить эту угрозу. Новым стало понимание, что эти защитные механизмы зависят не только от УФ-излучения.

Я представил данные, показывающие, что доступность азота, температура воды и даже давление выедания зоопланктона совместно определяют экспрессию и накопление этих соединений. Этот многофакторный контроль свидетельствует, что фотозащита — это динамичная, экологически интегрированная реакция. Это не просто «солнцезащитный крем», а тонко настроенная адаптация, сформированная взаимодействиями в экосистеме.

Второе важное открытие касается получения энергии микробами. В бедных питательными веществами альпийских озёрах некоторые бактерии развили необычно универсальную стратегию, называемую двойной фототрофией. Эти микробы обладают как аппаратом аэробного аноксигенного фотосинтеза, так и протонными насосами на основе родопсина, что позволяет им улавливать световую энергию через две независимые системы. Такая двойная настройка помогает им адаптироваться к изменениям качества и интенсивности света, поддерживая производство энергии в условиях дефицита углерода.

Наконец, вирусы в альпийских озёрах оказались не просто агентами гибели, а неожиданными игроками в стабильности экосистем. Мы обнаружили новые группы вирусов, включая вирусы, похожие на полинтоны, и вирофаги, которые заражают и разрушают гигантские вирусы, способные убивать ключевых микробных хозяев. Эти мелкие «паразитические» вирусы могут действовать как телохранители, косвенно защищая популяции хозяев от коллапса.

Вместе эти открытия подчёркивают удивительную адаптивность планктона в экстремальных условиях. Но что ещё важнее, они напоминают нам, что стратегии, выработанные в альпийских озёрах, могут повторяться или даже усиливаться в других водных системах, сталкивающихся с быстрыми изменениями среды. Расшифровка того, как жизнь сохраняется на грани возможного, даёт нам ценные знания о устойчивости, пластичности и будущих траекториях планктона по всему миру.

Дополнительная информация: Ruben Sommaruga, Survival strategies of planktonic organisms in alpine lakes and beyond, Inland Waters (2025). DOI: 10.1080/20442041.2025.2497248