Морские грибы оказались важными участниками углеродного цикла в Арктике
Грибы встречаются практически повсюду — в почве, древесине, внутри живых организмов и даже в самых экстремальных условиях. Однако гораздо меньше известно о грибах, обитающих в морской среде. Новое исследование показало, что эти почти незаметные микроорганизмы могут играть значительно более важную роль в глобальном углеродном цикле, чем считалось ранее.
Учёные исследовали морскую воду и донные отложения арктического фьорда Конгсфьорден на Шпицбергене в Норвегии. Оказалось, что морские грибы способны активно поглощать растворённые органические вещества и превращать содержащиеся в них углерод и азот в собственную биомассу. Благодаря этому часть углерода может оставаться связанной в донных отложениях, а не возвращаться в окружающую среду в виде углекислого газа.
«Наше исследование показывает, что грибы в Северном Ледовитом океане могут вносить значительный вклад в накопление углерода в отложениях благодаря своему высокоэффективному метаболизму», — отметил геомикробиолог Уильям Орси из Мюнхенского университета Людвига и Максимилиана.
Это особенно важно для арктических фьордов. Такие геологические системы играют заметную роль в захоронении углерода и, по оценкам исследователей, содержат более 10% всего углерода, погребённого под морским дном.
Учёные собрали образцы в разных частях региона Конгсфьордена, включая ледниковые территории, прилегающие тундровые почвы, морскую воду и донные отложения самого фьорда.
Исследователи обнаружили, что донные отложения, как и обычные почвы, населены сложными сообществами грибов, бактерий и архей. Однако роль грибов в переработке органического вещества оказалась значительно выше, чем предполагалось.
Ранее считалось, что легко разлагаемое растворённое органическое вещество в основном является пищей для бактерий. Новая работа ставит под сомнение такое представление.
В некоторых исследованных образцах грибы оказались более эффективными в поглощении растворённого органического вещества, чем прокариоты — бактерии и археи. Причём там, где вклад грибов в этот процесс был выше, выделялось значительно меньше углекислого газа.
Такая закономерность наблюдалась как в донных отложениях фьорда, так и в тундровых почвах. При этом соотношение биомассы грибов и прокариотов на морском дне оказалось значительно выше, чем на суше.
Учёные выявили более 80 разновидностей грибов, участвующих в поглощении аминокислот и связывании содержащихся в них углерода и азота. Из них 34 относились к группе водных гифомицетов, связанных с родом Alatospora. Для сравнения, в близлежащих почвах было обнаружено лишь семь разновидностей грибов, активно поглощавших аминокислоты.
Особенно интересными оказались эксперименты, проведённые в условиях недостатка кислорода. Донные грибы продолжали эффективно перерабатывать аминокислоты даже при низком содержании кислорода. Представители рода Alatospora практически не снижали свою активность.
Для них такие условия, вероятно, привычны. В арктических фьордах донные отложения становятся бескислородными всего через несколько миллиметров ниже поверхности морского дна.
«Арктические фьорды являются важными центрами накопления углерода, однако роль грибов в этих системах в значительной степени оставалась без внимания», — отметил Джеймс Брэдли из Средиземноморского института океанографии.
По словам исследователей, грибы в донных отложениях способны эффективно удерживать легко разлагаемое органическое вещество в собственной биомассе. Это означает, что они могут напрямую участвовать в сохранении углерода на морском дне и препятствовать его превращению в углекислый газ.
Иными словами, даже на дне холодного арктического фьорда микроскопические грибы непрерывно перерабатывают органическое вещество и превращают его в биомассу. Благодаря этому часть углерода может оставаться в экосистеме и потенциально дольше удерживаться в донных отложениях, вместо того чтобы возвращаться в атмосферу.
Авторы работы считают, что роль морских грибов в углеродном цикле до сих пор серьёзно недооценивалась. Это особенно важно в условиях стремительных изменений Арктики, где потепление происходит значительно быстрее, чем во многих других регионах планеты.
По словам ведущего автора исследования Хуана Карлоса Трехоса-Эспелеты, изучение арктических экосистем остаётся сложной задачей, однако именно сейчас оно становится особенно необходимым.
Учёные полагают, что дальнейшие исследования углеродного цикла в океане должны учитывать не только бактерии и другие микроорганизмы, но и грибы, которые могут оказаться важными участниками процессов накопления и перераспределения углерода.
Исследование в журнале PLOS Biology.