Блог

Oct 13, 2023

Хищничество голожаберных моллюсков ускоряет круговорот кремния в губках

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 1178 (2023) Цитировать эту статью

768 Доступов

16 Альтметрика

Подробности о метриках

Диатомовые водоросли играют ключевую роль в круговороте морского кремнезема, но недавние исследования показали, что губки также могут оказывать важное влияние на эту динамику. Они накапливают в своих телах большие запасы биогенного кремнезема в течение длительных периодов времени, которые, как считается, мало изменяются в внутригодовом масштабе. Наблюдение за резким снижением биомассы губок параллельно со значительным увеличением численности губкоядных голожаберных (Doris verrucosa) побудило нас провести годичное исследование влияния голожаберных хищников на кремниевый бюджет губки (Hymeniacidon perlevis). Население. Через 5 месяцев хищничества численность особей губок не изменилась, но их биомасса снизилась на 95%, из которых 48% было объяснено поеданием голожаберных хищников. Около 97% спикул губок, проглоченных голожаберными во время кормления, были выведены из организма, большая часть из них не повреждена, что предполагает высокую скорость отложения кремнезема губки в окружающих отложениях. После нападения хищников губки частично восстановили запасы биомассы в течение 7 месяцев. Это включало быструю скорость роста и большую ассимиляцию растворенного кремния. Удивительно, но самые высокие скорости поглощения кремния наблюдались, когда концентрация растворенного кремния в морской воде была минимальной (<1,5 мкМ). Эти результаты показывают, что годовой цикл восстановления и уничтожения губок вызывает беспрецедентные внутригодовые изменения в запасах кремния губок и ускоряет круговорот этого питательного вещества. Они также подчеркивают необходимость внутригодового сбора данных, чтобы понять динамику и устойчивость функционирования экосистемы губок.

Кремний является ключевым питательным веществом в океане, необходимым различным морским организмам для построения кремниевого скелета и роста. Эти организмы, известные как силикатификаторы, включают организмы различных трофических уровней и экологической значимости, такие как диатомовые водоросли, силикофлагелляты, большинство видов ризарий и губок, а также некоторые виды хоанофлагеллят1. Среди них диатомовые водоросли и губки являются наиболее распространенными пелагическими и донными окремнителями соответственно. Эти организмы играют важную экологическую роль в морских экосистемах. На диатомовые водоросли приходится около 40% первичной продуктивности океана и экспорт твердых частиц углерода с поверхности в глубины океана2,3. Губки способствуют переработке питательных веществ на более высокие трофические уровни посредством бенто-пелагического взаимодействия и увеличению морского биоразнообразия микро- и макроорганизмов4,5. Таким образом, кремний является важнейшим ресурсом для кремнезема, который может иметь важное значение для поддержания морского биоразнообразия и пищевых сетей, оказывая в конечном итоге влияние на население6,7.

Среди окремнителей губки — единственная группа многоклеточных животных (т. е. животных). Это многоклеточные гетеротрофные организмы с длительной продолжительностью жизни, которая может длиться от лет до, возможно, тысячелетий8,9. Губки являются обычными компонентами морской донной фауны во всем Мировом океане, они численно многочисленны, а биомасса доминирует во многих морских экосистемах от полярных до экваториальных широт10. Как и другие кремнеземы, губки потребляют растворенный кремний из морской воды, чтобы построить свой скелет из биогенного кремнезема (т.е. опала). Эти скелеты более устойчивы к растворению, чем скелеты других силицификаторов, по причинам, которые еще предстоит определить11. Их биологические и скелетные характеристики делают кремнистые губки главными поглотителями кремния в морских экосистемах, накапливая запасы биогенного кремнезема в своих тканях и в осадках под ними11,12 и перерабатывая свой кремний значительно медленнее (в 200–1000 раз медленнее), чем у другие короткоживущие одноклеточные силикатификаторы, такие как диатомовые водоросли13. Тем не менее, в районах, где они образуют большие скопления (например, на губках), круговорот кремния губок может обогащать придонные слои растворенного кремния в океанографическом масштабе14.

Динамика популяций губок зависит от пополнения, продолжительности жизни, космической конкуренции и хищничества15. В частности, хищничество может повлиять на структуру сообщества губок и экосистемные процессы16,17. Сообщалось о хищничестве губок на тропических и субтропических губчатых коралловых рифах18,19,20, мезофотических губчатых рифах21,22 и в полярных широтах от приливной до глубоководной среды17,23. Губчатость, то есть питание губками, описано у некоторых видов моллюсков, иглокожих, рыб и черепах18,19,20,21. Среди моллюсков одной из наиболее разнообразных групп губкообразных хищников являются доридовые голожаберники (отряд Nudibranchia, семейство Dorididae). Большинство из них являются строгими губкоядными животными с радулами, адаптированными к специфической организации скелета губок, которой они питаются24. Многие из них также имеют загадочную окраску своей добычи25. Такая высокая специфичность «хищник-жертва» означает, что большинство видов доридовых голожаберных питаются одним или несколькими видами губок, которые они иногда чрезмерно выпасают23,26,27.