Глобальное потепление угрожает важнейшим морским микробам Prochlorococcus

Линии на карте показывают маршруты исследовательских судов с наложением температурных данных. В желтых зонах температура воды достигает около 30°C, в то время как у полюсов она близка к 0°C. Исследователи каталогизировали количество Prochlorococcus с помощью проточной цитометрии SeaFlow вдоль этих маршрутов. Автор: Франсуа Рибалле/Университет Вашингтона

Микроскопические цианобактерии Prochlorococcus, являющиеся ключевыми производителями кислорода и питательных веществ в океане, оказались под угрозой из-за повышения температуры воды. Новое исследование показывает, что эти организмы, отвечающие за 5% глобального фотосинтеза, плохо переносят температуру выше 30°C.

Франсуа Рибалле из Университета Вашингтона и его коллеги провели масштабное исследование, проанализировав около 800 миллиардов клеток Prochlorococcus во время почти 100 научных экспедиций. Используя проточный цитометр SeaFlow, они измеряли размер и тип клеток в естественной среде без их нарушения.

Изображение отдельных клеток Prochlorococcus, полученное с помощью электронного микроскопа. Каждое пятно представляет собой микроб диаметром всего 500 нанометров. Для сравнения: ширина человеческого волоса составляет около 100 000 нанометров. Автор: Натали Келлог/Университет Вашингтона

Результаты, опубликованные в Nature Microbiology, показали, что оптимальная температура для размножения Prochlorococcus составляет 19-29°C. При температуре выше 30°C скорость деления клеток падает до одной трети от максимальной.

«В самых теплых регионах они чувствуют себя не так хорошо, что означает меньше углерода — меньше пищи — для остальной морской пищевой цепи», — объяснил Рибалле.

Закат на исследовательском судне Thomas G. Thompson, на котором размещался проточный цитометр SeaFlow во время экспедиций по сбору данных. Автор: Кэти Ньюер/Университет Вашингтона

Согласно климатическим прогнозам, в умеренном сценарии потепления продуктивность Prochlorococcus в тропиках может снизиться на 17%, а в более экстремальном — на 51%. Глобально это приведет к сокращению на 10% и 37% соответственно.

Хотя ареал Prochlorococcus расширится к полюсам, это изменение может иметь драматические последствия для тропических экосистем. Другая цианобактерия, Synechococcus, более терпима к теплу, но требует больше питательных веществ и может не полностью заменить экологическую роль Prochlorococcus.

Экипаж за работой во время исследовательского рейса на судне Thomas G. Thompson. Устройство слева собирает образцы воды с разных глубин. Автор: Кэти Ньюер/Университет Вашингтона

Исследователи отмечают, что их работа имеет ограничения — они не могли изучить каждую клетку или каждый водоем. Не исключено существование термоустойчивых штаммов Prochlorococcus, что стало бы обнадеживающим открытием для этих критически важных организмов.