"Вкус" и "запах" коралловых рифов дают представление о динамичной экосистеме

Коралловые рифы - это очаги биоразнообразия и удивительной продуктивности, где одновременно взаимодействует огромное количество организмов. Сотни молекул, которые производятся важными членами сообщества коралловых рифов, были недавно обнаружены группой ученых. Вместе эти соединения - модифицированные аминокислоты, витамины и стероиды - составляют "запах" или "вкус" кораллов и водорослей в тропическом рифе и помогут ученым понять динамику пищевой сети и химическую экологию этих экосистем.

Исследование, проведенное под руководством Скриппсовского института океанографии Калифорнийского университета в Сан-Диего, Гавайского университета в Маноа и Нидерландского королевского института морских исследований NIOZ, было опубликовано сегодня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Хотя кораллы и морские водоросли (лиму) прикреплены к морскому дну, эти организмы взаимодействуют через химические вещества, растворенные в воде. Несмотря на знание важности этих молекул, которые образуются в процессе фотосинтеза и попадают в морскую воду, биологи так и не разгадали загадку их количества, энергетического содержания и структурного разнообразия.

Команда применила передовой метод анализа, известный как нецелевая тандемная масс-спектрометрия, чтобы охарактеризовать тысячи малых молекул, которые организмы используют для роста, коммуникации и защиты.


На рифах, окружающих Мореа, один из островов Общества Французской Полинезии, команда собрала образцы двух кораллов, строящих рифы (коралл-валун и цветной коралл), одной кальцифицированной красной водоросли (коралловая водоросль), одной бурой водоросли и одного водорослевого дерна (смесь микроскопических нитчатых водорослей). Затем они выделили и проанализировали молекулы, которые каждый организм выделял в морскую воду во время фотосинтеза днем и отдельно ночью, когда фотосинтез прекращался.

Они обнаружили, что эти организмы выделяют большое количество сотен различных соединений, которые в конечном итоге влияют на химический состав морской воды. Эти соединения определяют концентрацию питательных веществ, рост разлагающихся организмов и наличие витаминов и минералов, необходимых для растений и животных, населяющих коралловые рифы.
 
Это исследование дает первое представление о разнообразии растворенных химических веществ, плавающих в коралловых рифах, и дает представление о взаимодействии между организмами, которое ученые только начинают понимать.


Исследование продемонстрировало выделение более 1000 различных молекул с разнообразной структурой, что открывает путь для новых исследований в области морских натуральных продуктов.

Другой ключевой находкой стала демонстрация того, что молекулы, выделяемые кораллами, содержат гораздо больше питательных веществ, чем молекулы, производимые водорослями, что может иметь серьезные последствия для доступности азота, фосфора и серы в экосистемах этих рифов. Возможно, что более важно для пищевых сетей рифов, работа показала, что комбинация молекул, выпускаемых в воду морскими водорослями, была более химически ослабленной.


Рифы по всему миру изменяются и деградируют под местным давлением, вызванным неправильным и чрезмерным использованием человеком, а также глобальными угрозами потепления и закисления океана.