Изменение метаболической активности крупных донных фораминифер в зависимости от светового обеспечения

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8240 (2023) Цитировать эту статью

324 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье опубликована 6 июня 2023 г.

Эта статья была обновлена

Изучена метаболическая активность крупного донного фораминифера-симбионта Heterostegina depressa в различных условиях освещенности. Помимо общей фотосинтетической способности фотосимбионтов, оцененной с помощью переменной флуоресценции, измеряли поглощение изотопов (13C и 15N) образцами (= холобионтами). Heterostegina depressa либо инкубировали в темноте в течение 15 дней, либо подвергали воздействию цикла света: темноты 16:8 ч, имитирующего условия естественного освещения. Мы обнаружили, что эффективность фотосинтеза тесно связана с освещением. Однако фотосимбионты пережили длительную темноту и могли реактивироваться после 15 дней темноты. Та же закономерность была обнаружена и в поглощении изотопов холобионтами. На основании этих результатов мы предполагаем, что ассимиляция 13С-карбоната и 15N-нитрата контролируется в основном фотосимбионтами, тогда как утилизация 15N-аммония и 13С-глюкозы регулируется как симбионтом, так и клетками-хозяевами.

Крупные бентосные фораминиферы (LBF) являются важными компонентами мелководных морских экосистем, таких как коралловые рифы и луга с водорослями. LBF чувствительны к изменению климата и практически мгновенно реагируют на изменение физических параметров, таких как температура или соленость1. Недавно многочисленные исследования показали, что сообщества фораминифер являются чувствительными биоиндикаторами для мониторинга параметров окружающей среды и их изменений: Шмидт и др.2 исследовали комбинированное воздействие потепления и закисления океана на LBF, показав, что повышенная температура оказывает более негативное воздействие на известковые организмы, чем повышение концентрации растворенного CO2. Однако это влияние зависит от исследованных таксонов3,4,5. Особенно те виды, которые включают больше Mg2+ в карбонатные тесты, важны для химического равновесия в рифах, поскольку они обладают (после смерти) высокой буферной способностью против ежедневных колебаний pH, вызванных метаболизмом сообщества6. Как правило, сообщества живых LBF сильно зависят от физических параметров, таких как глубина обитания, освещение и движение воды7. Наблюдение за активностью LBF позволяет обнаружить химические загрязнители в морской воде8. Таким образом, регулярный мониторинг LBF может использоваться как важный инструмент для характеристики состояния здоровья коралловых рифов. Этот подход был впервые разработан Халлоком и др.9 как индекс FORAM (Фораминиферы в оценке и мониторинге рифов) и основан на изменениях в сообществах фораминифер, связанных с изменениями окружающей среды. После этого можно классифицировать состояние здоровья коралловых рифов, просто исследуя состав фауны фораминифер9, 10.

LBF вносят значительный вклад в карбонатные отложения во всем мире из-за их высокой распространенности11. Они также играют фундаментальную роль в глобальном круговороте углерода и образовании отложений на рифах11. Как правило, LBF содержат фотосимбионты, которые играют решающую роль в развитии крупных размеров (до нескольких мм12). Виды, содержащие фотосимбионты, имеют увеличенный размер раковины, особое расположение камер и ультраструктурные модификации для оптимизации освещения внутри фораминиферовых организмов13. Водорослевые симбионты особенно полезны в средах с повышенным освещением в сочетании с обедненным содержанием растворенных органических веществ14. Интересно, что хотя большинство LBF являются миксотрофами, они не способны выживать в течение более длительных периодов времени без своих эндосимбионтов15. Для LBF известно не только большое разнообразие эукариотических водорослевых симбионтов, но также предполагается, что цианобактерии и бактерии вносят значительный вклад в метаболизм LBF16. Эндосимбионты контролируются несколькими факторами, такими как наличие пищи у хозяина, температура воды, освещение и соленость17.