Svampe og koraller:Havbundsvurderinger for at hjælpe med at beskytte mod klimaændringer

Lidt er kendt om dybe havmiljøer. Men forskere, der fokuserer på dybderne i Nordatlanten, lærer nu mere om deres økosystemer - herunder rollen som store havsvampområder - og hvordan de kan beskyttes mod virkningerne af klimaændringer og industri.

Dybhavssvampe-hvirvelløse vanddyr, der tilbringer deres liv knyttet til havbunden og findes i næsten alle områder af dybhavet-er blevet særligt forsømt, når det kommer til forskning og bevarelse. Men de er en vigtig bestanddel af deres økosystemer.

"I betragtning af deres enorme filtreringskapacitet og deres udtalte rolle i at pumpe og rense havet, svampgrund har en effekt på havets sundhed, "sagde professor Hans Tore Rapp fra University of Bergen i Norge.

Men at studere svampe er ikke let. Fundet i dybder på op til 4, 000 meter, svampe er svære at få adgang til, og de fleste kan ikke håndtere eksponering for luft, hvilket gør det vanskeligt at udføre laboratorieforsøg.

Det er også svært at fortælle arter fra hinanden, fordi mange har begrænsede kendetegn. "I dag har en kombination af morfologiske oplysninger og DNA gjort tingene lidt lettere, men det er stadig en udfordrende og meget tidskrævende opgave, " sagde prof. Rapp.

Professor Rapp og hans kolleger identificerer forskellige arter til et vidtspændende projekt kaldet SponGES. Forskerne undersøger svampes økologiske funktioner, hvordan disse dyr kan bruges i bioteknologi samt deres økosystemers modstandskraft.

"Vi vil bruge modelleringsværktøjer til at se ind i fremtiden, for at se, hvordan disse svampegrunde vil blive påvirket af klimaændringer eller enhver form for stressfaktorer, " sagde prof. Rapp.

Svamp genomer

Indtil nu, forskerne har opdaget mere end 30 nye arter af svampe og produceret de største genomiske svampedatasæt nogensinde, som skal afsløre, hvordan forskellige arter og populationer er beslægtede. De udførte også eksperimenter i laboratoriet for at undersøge deres økosystemfunktioner, såsom hvordan de absorberer og omdanner kulstof og uorganiske næringsstoffer som nitrogen og fosfor til næring for resten af ​​levestedet.

Nu udfører de forsøg på havbunden. '(Vi) ser på svampe i uberørte områder og sammenligner derefter, hvordan de fungerer i områder, der er mere påvirket, uanset om det er fra olie og gas eller minedrift, " sagde prof. Rapp.

Projektet har også en ny tilgang til opdagelse af stoffer. De kemikalier, som svampe bruger til at forsvare sig selv, kan potentielt bruges til at behandle kræft og infektionssygdomme.

Svampe males typisk og testes for at identificere forbindelser, der kan bruges til at udvikle lægemidler. Projektet, imidlertid, forsøger at nulstille de gener, der er involveret i fremstillingen af ​​disse forbindelser, så det kan producere dem bæredygtigt i laboratoriet.

"Vi har allerede identificeret nogle af de gensekvenser, der er relateret til produktionen af ​​anti-cancer forbindelser, " sagde Dr. Shirley Pomponi fra Florida Atlantic University i USA og Wageningen University i Holland, der leder projektets bioteknologiske arm.

Dr. Pomponi og hendes projektkolleger er også et skridt tættere på at skabe knogleimplantater, der gør brug af svamparkitektur. Svampe producerer mikroskopiske skeletelementer, eller spikler, lavet af biosilica, der er byggestenene i deres strukturer. Biosilica har vist sig at inducere knogledannende celler til at producere mere knogle. Forskerne håber derfor at lave implantatstilladser med knogledannende celler.

De opnåede et gennembrud ved at skabe en cellelinje i laboratoriet fra dybhavssvampeceller, som Dr. Pomponi hævder er første gang, dette er blevet gjort for nogen marine hvirvelløse dyr.

Dr. Pomponi siger, at cellelinierne er spændende, da de vil sætte forskerne i stand til at studere, hvordan svampe producerer deres skeletter samt deres defensive kemikalier. Holdet fokuserer på, hvordan man producerer biosilica og disse kemikalier i vævskultur, hun siger.

truet

Resultater fra projektet anerkendes allerede også af beslutningstagere. Svampegrunde er nu optaget på den norske rødliste for truede levesteder, for eksempel.

"Vi bidrager nu også til at få svampejord ind i forvaltningsplanen for de nordiske have, "sagde prof. Rapp.

Ud over svampe, andre elementer i dybe økosystemer i det nordatlantiske hav skal forstås bedre. For at tackle dette, et projekt kaldet ATLAS er i gang med den største vurdering af området til dato.

Det dybe Atlanterhav er hjemsted for en række sårbare økosystemer, siger professor Murray Roberts fra University of Edinburgh i Storbritannien, projektkoordinatoren.

"Vi skal forstå korallerne, svampene, muslingerne, vi skal forstå havbjergene, " han sagde.

"Og kritisk er vi nødt til at forstå, hvordan industrien allerede er aktiv på disse områder, og foreslår at øge sine aktiviteter, kunne påvirke disse systemer. "

Projektet overvåger det dybe hav ved hjælp af klimaovervågningsinstrumenter, sammen med nyt udstyr såsom sensorarrays til måling af kuldioxid og surhed for at give regelmæssige aflæsninger for første gang, som vil blive gjort offentligt tilgængelige.

De nye oplysninger vil hjælpe til bedre at forstå havets fysik såsom cirkulationsmønstre, for eksempel, så ændringer kan forudsiges.

Projektet har udgivet 49 videnskabelige artikler, afslørende, for eksempel, hvordan koraller på havbunden får næring i et miljø, hvor der er lidt mad til rådighed.

Simuleringer viste, at vandstrømme interagerer med koralhøje, som kan blive flere hundrede meter høje for at trække organisk stof ned til dem fra overfladen.

"Det er et fantastisk eksempel på økosystemteknik i en skala, vi aldrig rigtig har set før, "sagde prof. Roberts. Forskerne vil følge op ved at foretage målinger i feltet for at se, om de er enige i deres model.

Fiskeri

Et andet aspekt af projektet involverer at samle forskellige sektorer, der bruger havet, såsom fiskeri og olie- og gasvirksomheder, at planlægge havrummet på en mere bæredygtig måde. "Det er som byplanlægning på en måde for havene, "sagde prof. Roberts.

Teamets mål er at sikre, at havaktiviteter er bæredygtige, og at økosystemer bevares.

De har arbejdet med multinationale olie- og gasvirksomheder, for eksempel, at vurdere de områder, hvor de opererer, hvor der er sårbare økosystemer som svampegrunde og koralrev. Klimaændringernes indvirkning skal også tages op.

"Med opvarmning af Atlanterhavet og gradvis forsuring, områder, der er blevet beskyttet, vil ende med at være uegnede til netop de ting, de er blevet lukket for at beskytte, "sagde prof. Roberts.

Baseret på videnskabelige resultater fra projektet, teamet planlægger at komme med forvaltningsstrategier for sektorer som dybhavsminedrift og vedvarende energi, hvor der forventes vækst. Teamet udviklede også nye modeller, der viser fordelingen af ​​dybe atlantiske arter, hvilket vil give et godt udgangspunkt.

"Vi har en meget bedre forståelse af, hvor sandsynligt det er, at sårbare arter forekommer i områder, som industrier søger at udnytte, " sagde prof. Roberts. "Vi tager det (nu) ind i industri og politik."

Svampe:overlevende fra havet

Naturforskere fra det sekstende århundrede anså havsvampe for at være planter, de er faktisk dyr, der lever fastgjort til overflader i tidevandszoner eller områder så dybe som 8, 500 meter.

Havsvampe er filterfødere, der kan overleve i lange perioder uden mad, såsom under de lysløse polarvintre. Nogle svampe kan også leve i hundredvis af år. En prøve på størrelse med en minibus, menes at være århundreder til årtusinder gammel, blev opdaget 2, 100 meter under havoverfladen på Hawaii i 2016.

Svampceller er som stamceller - svampe kan regenerere en hel krop fra kun en celle. Svampe selv har ingen indre organer. I stedet, hele deres krop behandler ilt og næringsstoffer.

De fleste svampe spiser og ånder ved at udvinde næringsstoffer og ilt, der flyder i vandet . Vand kommer ind i en svamps porer og passerer gennem de indviklede kanaler og kamre, der danner dens krop. Særlige celler på indersiden af ​​en svamps krop fanger madpartikler og holder vandet i konstant cirkulation.

Omkring 140 arter af kendte svampe - de fleste af dem dybhavsboere - er kødædende. De fanger små krebsdyr og larver med mikroskopiske kroge og fordøjer dem - celle for celle - over flere dage.