Новости

May 05, 2023

Контрастные условия морского льда формируют микробные пищевые сети в Гудзоновом заливе (Канадская Арктика)

ISME Communications, том 2,

ISME Communications, том 2, номер статьи: 104 (2022 г.) Цитировать эту статью

1339 Доступов

1 Цитаты

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Переход от покрытой льдом к открытой воде является повторяющейся особенностью Арктики и Субарктики, но микробное разнообразие и каскадное воздействие на микробные пищевые сети изучены плохо. Здесь мы исследовали микробные сообщества эукариот, бактерий и архей в Гудзоновом заливе (субарктика, Канада) в условиях морского ледяного покрова и открытых вод. Сети совместного встречаемости выявили пищевую сеть на основе пико-фитопланктона размером <3 мкм подо льдом и пищевую сеть на основе нано-микрофитопланктона >3 мкм в открытых водах. Сообщества у кромки льда характерны для условий после цветения с высокой долей пикофитопланктона Micromonas и Bathycoccus. Нано- и микрофитопланктон и диатомовые водоросли, связанные со льдом, были обнаружены по всей толще воды, причем симпатическая Melosira arctica встречается исключительно в покрытой льдом центральной части Гудзонова залива, а Thalassiosira - в открытой северо-западной части Гудзонова залива. Гетеротрофные микробные эукариоты и прокариоты также различались по состоянию льда, что указывает на связь между микробами на глубине и состоянием цветения поверхностного фитопланктона. Результаты показывают, что более длительный сезон открытой воды может способствовать созданию крупной пищевой сети на основе фитопланктона в максимумах подземного хлорофилла (SCM), увеличивая экспорт углерода из пелагических диатомей в более глубокие воды и влиять на более высокие трофические уровни в глубокой части Гудзонова залива.

За последние 30 лет в Арктике произошли резкие изменения летнего ледяного покрова и его протяженности [1, 2]. Эти изменения особенно заметны в Гудзоновом заливе (HB), внутреннем море от арктического до субарктического, которое переходит от однолетнего ледяного покрова зимой к условиям открытого океана летом, что является вероятной ситуацией для всего Северного Ледовитого океана в ближайшем будущем. [3, 4]. Долгосрочные тенденции образования морского льда и весеннего таяния на ГП показывают, что период безледного сезона увеличился более чем на 3 недели в период с 1981 по 2010 год [5]. Будущие сценарии для HB предсказывают, что повышение температуры поверхности моря и поступления пресной воды за счет осадков и речного стока приведет к дальнейшему удлинению сезона открытой воды [6, 7], что будет иметь последствия для разнообразия и функциональной роли микробных планктонных сообществ [8, 7]. 9].

Сроки весеннего цветения фитопланктона, на которые приходится годовой пик первичной продукции в Арктике, тесно связаны с ледовыми условиями [10], а текущие наблюдения показывают, что в арктических регионах цветение происходит раньше [11, 12]. В последние годы этот пик находился в краевой ледовой зоне в мае-июне во время вскрытия льда в ГБ [13]. Затем в открытой воде формируются подповерхностные хлорофилловые максимумы (ПХМ) [14], которые имеют тенденцию сохраняться летом и осенью [15, 16]. Под влиянием преобладающих ветров изменчивость ледовых условий весной создает большие пространственно-временные закономерности в первичной продукции между центральным и северо-западным ГБ [14].

Цветение фитопланктона характеризуется сменой видов, определяемой их близостью к свету и питательным веществам [17, 18]. Сезонные закономерности у инфузорий и динофлагеллят (одноклеточного микрозоопланктона) также очевидны, поскольку они внимательно следуют за своей добычей из фитопланктона [19]. Более того, органические вещества, высвобождаемые во время цветения фитопланктона и во время последующего прекращения цветения, создают ряд экологических ниш для специализированных сообществ гетеротрофных бактерий и микробных бактериофагов [20,21,22]. Растворенное органическое вещество (РОВ), выделяемое фитопланктоном, является источником высококачественного субстрата [23,24,25], поддерживающего активность и разнообразие бактерий [26,27,28]. Хотя весеннее цветение фитопланктона, связанное с таянием морского льда в HB, было задокументировано, потенциальные каскадные эффекты отступления льда на микробные пищевые сети до сих пор не изучены. Это имеет решающее значение для понимания и прогнозирования будущей экологии ГБ и Северного Ледовитого океана, поскольку модификация микробной пищевой сети может изменить рециркуляцию питательных веществ и экспорт органического материала на глубину [29].