_ Cercetătorii investighează modul în care rămân diatomeele de apă dulce la lumină

Vremea de primăvară aduce condiții binevenite pentru ca florile și plantele să înflorească pe tot pământul. Amestecul potrivit de temperatură, umiditate și lumină ajută la menținerea vibrantă a lumii verzi.

Viața plantelor subacvatice răspunde, în general, la încurajări similare din mediul înconjurător, dar o descoperire curioasă în Lacul Erie, în jurul anului 2012, i-a determinat pe microbiologi să studieze o prezentare nesezonală. a abundenţei iernii. Înfloririle de diatomee — alge microscopice, fotosintetice — erau vii și bine sub (și în interiorul) stratului de gheață al lacului.

„Unii dintre principalii formatori de flori de diatomee de primăvară și de iarnă, cum ar fi Aulacoseira islandica, au o relație simbiotică. cu bacterii heterotrofe capabile să formeze cristale de gheață minuscule, care de-a lungul timpului determină ca filamentele de diatomee să devină plutitoare, la fel cum cuburile de gheață plutesc în băutura ta preferată”, a spus Brittany Zepernick, cercetător post-doctoral și cercetător emergent SEC în Departamentul de Microbiologie al UT. .

Aceste „cuburi de gheață de diatomee” plutesc pe stratul de gheață din Lacul Erie și se înglobează în acesta, punându-le în poziție pentru a absorbi lumina necesară pentru a efectua fotosinteza pe parcursul lunilor de iarnă. A fost o veste bună pentru diatomee, care sunt o componentă vitală a ecosistemului cumulativ din lacurile și oceanele de pe tot globul

Această adaptare curioasă este totuși amenințată, deoarece încălzirea temperaturilor globale a dus la declinul larg răspândit de gheață în întreaga lume. Marile Lacuri, lăsând Lacul Erie într-o stare aproape fără gheață în câteva ierni recente și lăsând diatomeele blocate în ape tulburi, lipsite de lumină. În aceste noi „ape neexplorate din punct de vedere climatic”, adaptările care au beneficiat atât de mult timp de aceste diatomee de iarnă au încetat brusc să le servească.

Deci, ce trebuie să facă o diatomee? Zepernick și colegii s-au îndreptat spre malul lacului Erie pentru a investiga situația în evoluție. Cu ajutorul Gărzii de Coastă din SUA și Canada, au prelevat probe din apele de iarnă acoperite cu gheață (în 2019) și fără gheață (în 2020) ale Lacului Erie pentru a afla cum au răspuns diatomeele la condițiile de mediu în schimbare. Ei și-au publicat recent lucrarea în The ISME Journal.

Două genuri principale de diatomee domină înflorirea de iarnă: Aulacoseira islandica și Stephanodiscus spp.

„Abundența Stephanodiscus spp. a fost de aproximativ 70 procent mai mic în coloana de apă fără gheață din 2020, comparativ cu coloana de apă acoperită cu gheață din 2019”, a spus Zepernick. „La fel, abundența Aulacoseira islandica a fost cu aproximativ 50 la sută mai mică în coloana de apă fără gheață în comparație cu coloana de apă acoperită cu gheață.”

Cu acoperirea de gheață peste Marile Lacuri la minime record – de la aproximativ 80% acoperit de gheață în 2018 și 2019, până la doar 8% acoperit în 2023 – cercetătorii se așteaptă că această tendință va continua în iernile viitoare.

Următorul pas este studierea modului în care aceasta afectează Lacul Erie, care se alătură celuilalt Laurentian. Marile Lacuri din SUA și Canada să conțină cumulativ aproximativ 20% din apa dulce de pe glob.

„În ciuda importanței critice a acestui sistem, nu știam că înflorirea de diatomee chiar s-a format în lunile de iarnă-primăvară. până în jurul anului 2012”, a spus Zepernick. „Mulți cercetători s-au referit la coloana de apă de iarnă drept o „nouă frontieră” sau o „cutie neagră”. Ceea ce știm este că diatomeele sunt extrem de importante pentru ecosistemele regionale ale lacurilor și pentru clima globală.”

Diatomeele reprezintă aproximativ 20% din captarea globală a carbonului și producția de oxigen, joacă un rol sporit în ciclurile biogeochimice globale, și reprezintă o componentă critică a ecosistemului acvatic în sistemele de apă dulce.

„De aceea, schimbările pe scară largă deja în curs de desfășurare a comunităților de diatomee de primăvară-iarnă din Lacul Erie și alte lacuri de pe glob vor avea ca rezultat -schimbări biologice și biogeochimice la scară”, a spus Zepernick.

Lumina de la capătul tunelului de gheață s-ar putea baza pe potențialul de adaptare al diatomeelor. Lucrarea recentă a lui Zepernick indică faptul că acestea ar putea forma grupuri cu proteine ​​adezive numite fascicline pentru a „raft” la suprafața apelor noroioase prin „valuri subacvatice” produse de vânt, convecție și curenți subacvatici.

O altă adaptare Zepernick. La care sa sugerat a fost că diatomeele ar putea crește utilizarea rodopinelor care pompan protoni (PPR) - proteine ​​care conțin retinină care recoltează lumină, care ar putea servi ca alternativă la fotosinteza clasică. În prezent, ea încearcă să izoleze diatomee de apă dulce din probele din Lacul Erie care posedă PPR pentru a crea un sistem model de diatomee de apă dulce-PPR pentru studii ulterioare. Descoperirile ei ar putea oferi indicii despre următoarea mișcare a diatomeelor ​​într-un climat care se schimbă rapid.

„PPR-urile sunt un subiect fierbinte în literatura marine, dar știm foarte puține despre modul în care aceste mecanisme se aplică sistemelor de apă dulce și taxonomiei. " ea a spus. „Sunt interesat să elucidam beneficiile pe care PPR-urile le pot conferi atât diatomeelor ​​de apă dulce, cât și marinei într-o varietate de factori de stres climatici emergenti și viitori.”

(Fluierul)