Макроводоросли поучаствовали в создании голубого углерода

Исследователи провели метагеномный анализ, который подтвердил присутствие фрагментов макроводорослей по всему океану, в том числе и на больших глубинах. Это открытие, в частности, важно для понимания источников так называемого голубого углерода, который аккумулируется в океане и выпадает из глобального круговорота углерода благодаря деятельности прибрежных экосистем вроде мангровых лесов или зарослей морской травы. Ранее участие крупных прибрежных водорослей в этом процессе не было подтверждено, но теперь стало ясно, что их частицы могут достигнуть пустынного океанского дна и накапливаться там. 

Растения и водоросли играют важную роль в круговороте углерода, захватывая углекислый газ из атмосферы и создавая на его основе органику. После смерти накопленный в их телах углерод может либо продолжать крутиться дальше (например, если будет съеден животными и выдохнут после в виде углекислого газа), либо надолго выпасть из круговорота, очутившись, например, на морском дне и превратившись в залежи нефти. 

Теоретически, попадающий из прибрежных экосистем углерод может утилизироваться по обоим сценариям, но экспериментально это было доказано только для некоторых экосистем. В частности, до сих пор не очень понятно, участвуют ли в формировании голубого углерода макроводоросли — многочисленная и разнородная группа крупных обитателей прибрежных вод. После смерти водорослей углерод может остаться на богатом жизнью мелководье, где скорее всего окажется в чьей-нибудь пищевой цепочке. Может он попасть и на пустынное океанское дно на большой глубине, откуда шанс вернуться в ближайшее время в круговорот минимален. Теоретические подсчеты предсказывают, что эта судьба ожидает примерно четверть всего углерода из макроводорослей, смытых с побережья в открытый океан.

Чтобы подробнее изучить судьбу углерода из макроводорослей, Алехандра Ортега (Alejandra Ortega) и ее коллеги проанализировали морские метагеномы из 580 образцов, собранных в разных точках океана в ходе экспедиций Tara Oceans и Malaspina 2010 Circumnavigation. Места сбора проб отличались не только географическим расположением, но и глубиной взятия пробы. 

Авторы статьи обнаружили, что ДНК макроводорослей встречается повсеместно, в том числе в образцах, собранных в пяти тысячах километров от ближайшего побережья. Напрямую оценить массу водорослей в том или ином месте оценить не удалось, но ученые смогли сделать это косвенно, сравнив количество найденной ДНК той или иной группы водорослей. Самой многочисленной оказалась ДНК красных водорослей, а также они чаще встречались далеко от побережья и на больших глубинах. Сравнив количество ДНК водорослей на разной глубине, исследователи смогли предположить, какая часть водорослей сможет вывести накопленный углерод из круговорота. По их оценкам, около 70 процентов ДНК макроводорослей — а заодно и самих водорослей-носителей ДНК и углерода в них — достигает отметки в 1000 метров, а 24 процента достигает 3800 — средней глубины, на которой начинается океанское дно. 

Стоит заметить, что это первое подобное исследование на довольно ограниченных данных, так что не исключено, что эти цифры в будущем могут измениться. Основной недостаток такого подхода — очень плохая репрезентативность водорослей, особенно красных, в генетических базах данных. Это значит, что для ДНК из образцов зачастую не находится точных совпадений в базе, и узнать, кому она принадлежала, получается только примерно. В этом исследовании, поэтому, принадлежность ДНК определялись до порядка, а не до вида. Тем не менее, с расширением баз данных водорослей можно будет получить и более точную оценку.