«Фабрика фитопланктона» — от питательных веществ до роста водорослей

Фитопланктон составляет основу экосистем океана: подобно тропическим лесам, они потребляют углерод из атмосферы, составляют основу морской пищевой сети и оказывают решающее влияние на численность рыбы и глобальный климат. Международное исследование, проведенное при участии Центра изучения океана им. Гельмгольца GEOMAR в Киле, которое теперь опубликовано в журнале Science Advances , позволяет по-новому взглянуть на сложные биогеохимические процессы, лежащие в основе морской экосистемы.

Вся жизнь начинается с малого, в том числе и в океане. Микроскопические организмы, фитопланктон, составляют важную основу всей морской экосистемы, которая в конечном итоге определяет, как развиваются рыбные запасы и сколько атмосферного углекислого газа поглощается океаном. В этом отношении понимание основы морской экосистемы важно для решения двух элементарных вопросов будущего нашего человеческого населения: питания и климата.

Ученые из Университета Далхаузи, Ливерпульского университета, Центра океанографических исследований ГЕОМАР им. Гельмгольца в Киле и Института океанографии Скриппса разработали новую модель для изучения роста фитопланктона в океане. Модель была объединена с метапротеомными данными и данными об окружающей среде, чтобы можно было точно прогнозировать, например, темпы роста фитопланктона в Южном океане. «Вы можете думать о росте фитопланктона как о промышленном производстве на заводе: материалы поступают на завод и обрабатываются на сборочных линиях, создавая конечный продукт», — объясняет Скотт Маккейн, ведущий автор исследования и аспирант кафедры биологии. в Канадском университете Далхаузи. «Мы задались вопросом, как увеличить выпуск, то есть количество продукции, покидающей завод», — добавляет Маккейн. Применяется к фитопланктону,

«В рамках исследования мы обнаружили, что фитопланктон перестраивает свои« клеточные сборочные линии »для этого», — пояснил профессор доктор Эрик Ахтерберг, соавтор исследования GEOMAR. «Нас не интересовало количество доступных питательных веществ, включая железо и марганец, которые важны для роста фитопланктона, а скорее вопрос о том, как« линии сборки клеток »в фитопланктоне, которые перерабатывают исходные вещества для своего роста адаптироваться к изменениям », — продолжил Ахтерберг. Для этого исследователи создали математическую модель фитопланктона, которая позволила им моделировать эти процессы. Модель была привязана к лабораторным и круизным данным из Южного океана по метапротеомике, растворенному железу и марганцу. Это позволило им получить новые объяснения различных процессов фитопланктона. «Наши результаты показывают, что совокупные затраты на клетки определяют, как условия окружающей среды изменяют рост фитопланктона», — говорит профессор Ахтерберг.

«Это коренным образом меняет наш взгляд на рост фитопланктона и приведет к более точным прогнозам того, как фитопланктон будет расти в океане», — добавляет Скотт Маккейн. По мнению канадских ученых, эти результаты также важны для прогнозов развития рыбных запасов и глобального изменения климата.