Водные микроорганизмы меняют видовую структуру зоопланктонных сообществ
Сотрудники Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) совместно с польскими и американскими коллегами изучили конкурентные взаимодействия в сообществах ветвистоусых ракообразных в экспериментах с низким и повышенным содержанием бактерий. Результаты опубликованы в журнале Journal of Plankton Research.
Водные бактерии — это микроорганизмы, которых можно увидеть только под электронным микроскопом с увеличением более чем 100 000 раз. Несмотря на микроскопические размеры, они играют важную роль в функционировании водных экосистем.
Бактерии создают большое количество органического вещества, значительная часть которого потребляется зоопланктоном и поступает в основную пастбищную трофическую сеть, по которой органическое вещество поступает рыбам и далее на более высокие трофические уровни. Нередко бактериальное органическое вещество превышает концентрацию органического вещества фитопланктона — предпочитаемого корма ракообразных. Другая часть бактериального органического вещества (примерно 20 %) подвергается лизису в результате инфицирования вирусами (вирусный шунт) и переходит в растворённые формы. Часть бактерий оседает на дно и создает питательную среду для развития бентоса. Однако до сих пор не было известно, влияют ли бактерии на видовую структуру зоопланктонных сообществ.
Водные бактерии под эпифлуоресцентным микроскопом с увеличением 1000х. Стрелка, направленная вниз, указывает на бактериальную нить
Международная группа исследователей изучила взаимодействия между Daphnia longispina и Daphnia magna, конкурирующими за водоросли различного качества в экспериментах с низким и повышенным содержанием бактерий.
Авторы предположили, что исход конкуренции может зависеть как от концентрации бактерий, так и от качества водорослей. В экспериментах дафний кормили тремя видами корма: высококачественная зелёная водоросль Chlamydomonas klinobasis, бедная фосфором C. klinobasis и цианобактерия Synechococcus elongatus, в которой отсутствуют жизненно важные липиды.
«Эксперименты показали, что мы обнаружили значительно более высокую численность обоих видов дафний в монокультурах с повышенным содержанием бактерий по сравнению с монокультурами в эксперименте с низким содержанием бактерий. Это указывает на то, что бактерии способствуют увеличению численности дафний», — рассказала ведущий научный сотрудник ИПЭЭ РАН доктор биологических наук Ирина Фенёва.
В эксперименте с низкой концентрацией бактерий доминирование обоих видов дафний зависело от качества водорослей. Однако несмотря на то, что в вариантах с высококачественной водорослью D. magna проигрывала конкуренцию, при увеличении в среде бактерий конкурентное преимущество переходило уже к этому виду. D. magna оказалась лучшим конкурентом во всех вариантах опытов независимо от качества пищи в эксперименте с повышенным содержанием бактерий. Исследователи сделали вывод о том, что повышенное содержание бактерий является значимым фактором, определяющим конкурентные взаимодействия в сообществах ветвистоусых ракообразных, а, следовательно, бактерии могут менять видовую структуру в зоопланктонных сообществах.
Половозрелые самки D. Magna (слева) и D. Longispina (справа)
Таким образом, бактерии не только являются важным поставщиком органического углерода в водных экосистемах, в результате чего дафнии могут значительно увеличивать свою численность, но и способствуют улучшению качества пищи. Данные из литературы подтверждают, что бактерии могут восполнять потребность ветвистоусых ракообразных в фосфоре, а кроме того, в некоторых из видов бактерий обнаружили способность производить полиненасыщенные жирные кислоты. Такой механизм восполнения пищевых ресурсов за счёт быстро размножающихся бактерий позволяет зоопланктонным сообществам поддерживать биомассу при снижении концентрации водорослей — их основного объекта питания и балансировать потоки веществ по трофической сети в водных экосистемах.
Источник: ИППЭ РАН.
