Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Bakterier omkring koralrev ændres synkront, selv over stor afstand

Southern Line Island Reef. Kredit:Brian Zgliczynski

I koralrevs økosystemer, midt i stenede koraller, algerblade og fiskeskoler, mikroorganismer er afgørende for genbrug af næringsstoffer - omdanner bits af organisk stof til former for nitrogen og fosfor, for eksempel, der er nyttige for fotosyntetiske organismer.

En undersøgelse offentliggjort i dag i Naturkommunikation af forskere ved San Diego State University (SDSU), University of Hawai'i i Mānoa, Scripps Institution of Oceanography og andre afslørede, at bakterierne i vandet, der ligger over snesevis af koralrev, ændrede sig dramatisk i løbet af natten, og vendte derefter tilbage til det samme dagtidsfællesskab som observeret morgenen før. Yderligere, som om disse samfund alle havde samme tidsplan, disse ændringer blev synkroniseret på tværs af rev adskilt af hundredvis af miles.

"Undersøgelser af dag-nat-rytmer i revprocesser er nødvendige for helhedsorienteret at forstå mikrobielle aktørers funktionelle roller i disse økosystemer, "sagde Linda Wegley Kelly, adjungeret assisterende forskningsprofessor ved SDSU og medlederforfatter af undersøgelsen.

I 2013, et internationalt team af forskere gennemførte et krydstogt til de sydlige linjeøer, en fjerntliggende kæde af ækvatoriale øer syd for Hawai'i, at måle en række revprocesser. For at undgå farer ved sejlads og dykning om natten, en autonom prøveudtager blev designet til at indsamle en vandprøve lige over koralrevet ved midnat. Indsamling af prøver på denne måde, forskerne målte ændringer i vandkemien og de tilstedeværende mikrober i forhold til dagtimerne på mange steder. Teamet brugte også genomiske værktøjer til at vise, hvordan disse samfundsændringer bestemmer de mikrobielle processer i rev, der er forskellige dag og nat.

Måling af revprocesser på Millennium Atoll. Kredit:Jennifer Smith

"Tidligere undersøgelser af marine mikrober har vist, at forskellige funktionelle grupper ændrer deres aktivitet i løbet af dagen, men mikrobielle populationer forbliver relativt konstante over dielcykler, "sagde Craig Nelson, adjunkt i oceanografi ved UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology og studere co-lead. "De, der studerer rev, ved, at disse økosystemer ændrer sig markant fra dag til nat, men denne undersøgelse afslører et tidligere usynligt aspekt af denne ændring:et dramatisk og forudsigeligt skift - ikke kun i hvad mikrober gør - men hvilke grupper der er mest rigelige. "

Teamet opdagede, at en gruppe mikrober kaldte Psychrobacter ser ud til at gå foran. Overraskende, Psychrobacter kan udgøre 40-70% af det marine mikrobielle samfund i løbet af dagen, og er hundrede gange mere rigelig end om natten. Men hvad påvirker Psychrobacter ?

"De ændringer, vi observerede i mikrobesammensætning i løbet af en dag-nat-cyklus, indebærer, at koralrevs levesteder manipulerer det omgivende havvand-både kemi og mikrobiologi-baseret på de daglige og natlige aktiviteter i den kollektive lokale biota, "sagde Kelly." Denne funktion kan modulere antallet af mikrober i vandet, fremme cyklussen af ​​energi gennem revens madweb, eller give stabiliserende virkninger til økosystemet. "

Millennium Lagoon. Kredit:Scott Hamilton

"Dette forskerhold er blandt de første til at se på ændringer i de mikrobielle samfund i koralrev gennem både dag og nat, "siger Dan Thornhill, en programdirektør i National Science Foundation's Division of Ocean Sciences, som finansierede undersøgelsen. "Disse forskere fandt overraskende og bemærkelsesværdige forskelle i mikroorganismer afhængigt af tidspunktet på dagen. Undersøgelsen afdækkede også den vigtige rolle natmikrober spiller ved genbrug af næringsstoffer på rev."

I betragtning af den tilsyneladende betydning af Psychrobacter , holdet søger derefter at samle sit genom, isolere bakterien i kultur, og yderligere undersøge biologien af ​​denne organisme.

Løbende arbejde af forfatterne viser, hvordan revtilstand - det vil sige, sund eller stresset, dominans af koraller eller alger - kan ændre antallet og typer af mikrober i det omgivende havvand. Dette fremhæver de miljømæssige konsekvenser af ændring af revbens bentiske levesteder; hvor tab af de grundlæggende forkalkende organismer eliminerer processer, der påvirker de kystnære farvande, der giver forbindelse mellem land og hav.


Varme artikler