Оказывается, растения также борются с болезнями. Ученые установили, что морские водоросли могут очистить океан от патогенов, которые несут угрозу не только коралловым рифам, но и людям. Впервые это обнаружилось после того, как ученые нашли на дне океана дизентерийную палочку на свободном от водорослей участке.

Площади морских водорослей исчезают со скоростью 30 минут в размере, равном футбольному полю. Джулия Лэмб, научный исследователь в Корнельском университете и ведущий автор настоящего исследования, выразила надежду, что это поможет привлечь внимание к данной проблеме.

Доктор Лэмб: «Мы называем морские водоросли уродливыми пасынками морских организмов. Их не особо уважают по сравнению с кораллами рифами и мангровыми лесами».

Морские водоросли начали развиваться десятки миллионов лет назад, когда семена некоторых из цветковых растений попали с земли в океан. Они по-прежнему пускают цветы, пыльцу и семена, но теперь они делают это под водой при помощи особой формы фотосинтеза, что позволяет им цвести в тусклом свете на глубине до 190 метров.

Осадочная порода, в которой они произрастают, содержит смертоносный сероводород. Процесс очищения происходит путем перекачивания некоторого количества кислорода в корни, который они выделяют во время фотосинтеза. С помощью подобных манипуляций морские водоросли хорошо приспособились к окружающей среде, даже лучше, чем посевы кукурузы, удобряемые искусственно. Когда морские водоросли распространились по всей планете, они видоизменили морское дно, создав своеобразный грунт и полностью поддерживая новые экосистемы. Там находят себе место обитания такие животные, как ламантины и молодь рыб.

C. Дрю Харвелл, биолог Корнельского университета и ведущий ученый настоящего исследования, сказала: «Охота на китов очень привлекает туристов, но люди, вероятно, не догадываются, что морские водоросли являются важным звеном пищевой цепи: они выполняют роль своеобразных "питомников" для рыб, которыми питается лосось, которым, в свою очередь, питается кит».

Следовательно, люди тоже зависят от этих «питомников». Многие виды рыб, выращенных на специальных фермах, начинают жизнь в морских водорослях. Без них рыбаки получат гораздо меньший улов, и, следовательно, меньше денег. Например, в 2014 году исследователи Кембриджского университета изучали морские водоросли у побережья южной Австралии, чтобы оценить значение, которое они имеют в рыбной промышленности. Ученые считают, что каждый акр морских водорослей ежегодно увеличивает прибыль на 87 000 $ в год. Растения также выводят остатки удобрений и других загрязняющих веществ из воды, задерживая их в почве, на которой они произрастают. Ученые подсчитали, что акр водорослей обеспечивает ежегодную фильтрацию стоимостью более чем $11, 000. Только эта функция может сделать морские водоросли одной из наиболее экономически выгодных экосистем на земле. Однако теперь доктора Харвелл и Лэмб с коллегами обнаружили, что эти растения смогут помочь нам и в борьбе с патогенной микрофлорой.

Настоящее исследование, результаты которого опубликованы в журнале Science, началось с подводного плавания к берегам Индонезии. Ученые обследовали коралловые рифы на наличие инфекций, бактерий и грибков; оказалось, что некоторые рифы в большей степени подвержены этим заболеваниям.

«К концу четырехдневного эксперимента мы все заразились дизентерией»,- вспомнила доктор Харвелл. «Одна из наших коллег заразилась брюшным тифом, и нам пришлось исключить ее из исследования».

Этот случай заставил доктора Харвелла задуматься, может ли болезнь коллеги быть каким-то образом связана с исследуемыми рифами. «Это просто заставило меня задуматься о здоровье человека и состоянии окружающей среды и о том, как они связаны»,- сказала она.

Она обсудила свою идею с доктором Лэмб, которая начала исследование.

Оказалось, что морские водоросли могут выделять такое количество кислорода, что вода вокруг начинает пениться как шампанское. Доктор Лэмб пришла к выводу, что такое количество кислорода может уничтожить патогенные микроорганизмы. Растения также могут стать местом обитания грибков, которые, как известно, вырабатывают вредоносные вещества. Доктор Лэмб и ее коллеги решили изучить места с водорослями и без вокруг четырех островов в Индонезии. Ученые разработали две стратегии для поиска патогенов.

В первом эксперименте они собрали морскую воду и разлили ее по чашам Петри, чтобы проследить рост колоний болезнетворных бактерий, известных как энтерококки. Они обнаружили, что количество бактерий в местах обитания морских водорослей составили треть от всего количества бактерий в воде.

Во втором эксперименте ученые собрали фрагменты ДНК, находящиеся в морской воде. Путем изучения последовательностей они определили 18 видов болезнетворных бактерий. В воде вокруг водорослей содержалась только половина от всего количества ДНК по сравнению с водой, собранной в других местах.

Затем ученые обратили внимание на коралловые рифы вокруг островов. Они обнаружили, что рифы рядом с морскими водорослями были в два раза здоровее, чем те, где их не оказалось.

Торстен Б. Ройш, морской эколог Центра им. Гельмгольца по исследованию океана (GEOMAR) в Германии, не принимавший участия в исследовании, назвал его «по-настоящему увлекательным и инновационным». Он также предупредил, что «пока остается выяснить, каковы точные механизмы уничтожения патогенов». Теперь доктор Лэмб и ее коллеги занимаются поиском этих механизмов. Они также пытаются выявить значение способности морских водорослей бороться с заболеваниями.

Роберт Джордж Орт, эксперт Виргинского института морской науки, который не был вовлечен в это исследование, утверждал, что это приведет к аналогичным исследованиям морских водорослей в других частях мира.

На прошлой неделе доктор Орт и его коллеги опубликовали в журнале Global Change Biology подробное исследование об исчезновении морских водорослей в Чесапикском заливе. Они обнаружили, что с 1991 года в заливе погибло 29% морских водорослей. Их исследование указывает на две главные причины. Грязь, подвергаясь эрозии, стекает в Чесапикский залив и делает воды мутными. В результате водоросли получают очень мало солнечного света, что может привести к их исчезновению. Морские водоросли также страдают от изменения климата. Повышение температуры в Чесапикском заливе летом приводит к потере значительной части кислорода. Следовательно, меньше кислорода они могут перекачивать в свои корни, что приводит к скоплению токсичных отложений. Более того, загрязненность воды усиливает парниковый эффект. Чем меньше солнечного света, тем меньше растения выделяют кислорода. «Это можно назвать "двойным проклятием"», - говорит доктор Орт.

Несмотря на исчезновение водорослей, мы постепенно признаем их важность. Исследования показывают, что начиная с XIX века исчезла почти треть морских водорослей в мире. Ряд исследований доказывает, что теперь они исчезают в ускоренном темпе.

Одновременно с тем, как исчезают морские водоросли, исчезает и экономическая выгода. Морские водоросли Чесапикского залива, например, являются местом обитания синих крабов. Доктор Орт и его коллеги утверждают, что с 1991 года исчезновение водорослей привело к вымиранию более чем 500 миллионов детенышей синих крабов.

Морские водоросли могут накапливать огромное количество углерода. Почвы, на которых произрастают морские водоросли, не разлагаются, т.к. в них содержится очень мало кислорода. В результате содержание углерода в этих почвах достигает почти девяти миллиардов тонн. По мере исчезновения морских водорослей, углерод поступает обратно в океан, а далее идет атмосферу, трансформируясь в углекислый газ, который удерживает тепло.

Тем не менее мы можем надеяться на сохранение и увеличение количества водорослей. В последние годы доктор Орт и его коллеги успешно восстанавливали морские водоросли у побережья Виржинии. «Теперь у нас есть 6200 акров водорослей там, где в еще 1997 году не было ни одной травинки»,- говорит он.

Перевод: Анастасия Бахрина