Морские губки, подобно растениям, производят пищу из солнечного света

Фото из открытых источников

Долгое время губки на коралловых рифах имели довольно простую репутацию. Они сидели на одном месте и питались тем, что приносила мимо них вода. Теперь эта картина выглядит неполной. Новое исследование рифов Кюрасао показывает, что многие губки также производят себе пищу из солнечного света — тот же самый базовый процесс, который питает растения. Результаты исследования опубликованы в журнале Functional Ecology.

Мишель Ахлатис из Института биоразнообразия и динамики экосистем (IBED) Амстердамского университета изучает жизнь, которая остается прикрепленной ко дну моря, а не жизнь, плавающую над ним. Губки уже много лет находятся в центре ее работы.

«Мы называем их классическим примером фильтрационного и фильтрационного питания, потому что они не только фильтруют, но и поглощают всевозможные съедобные материалы из морской воды», — сказала Ахлатис.

Специализированные клетки прокачивают морскую воду по всему телу и задерживают все съедобные вещества по пути. В течение многих лет именно эта фильтрующая роль определяла представление биологов обо всей группе губок. Она представляла губку как существо с ротовым аппаратом, не выполняющее никакой другой функции.

Способность, подобная растительной, обусловлена наличием крошечных спячек. В тканях некоторых губок обитают фотосинтезирующие микроорганизмы, в основном цианобактерии, которые превращают солнечный свет в пищу и выделяют кислород.

«Вместе со своими симбиотическими микробами губки способны к фотосинтезу, подобно растениям», — сказал соавтор исследования Джаспер де Гоей из IBED.

Сама по себе эта способность не была чем-то совершенно новым для науки. Более ранние исследования подтвердили её, но лишь на небольшом количестве видов.

Ахлатис и ее коллеги изучили 24 наиболее распространенных вида губок в районе Кюрасао. Наиболее подробные измерения они провели для восьми из них. Команда отслеживала реакцию организма на кислород и свет в лаборатории и на рифе.

Затем исследователи масштабировали эти данные до уровня всей экосистемы, чтобы можно было сравнить губки с другими рифовыми организмами, которые синтезируют пищу из света. Восемь видов, изученных подробно, демонстрировали самые разные реакции на свет: от практически полного отсутствия реакции до высокой зависимости от него. Сопоставление показаний содержания кислорода с флуоресценцией хлорофилла показало, насколько интенсивно работала каждая губка по мере увеличения освещенности.

Результат застал команду врасплох. Половина исследованных видов реагировала на свет и осуществляла фотосинтез. Ахлатис предполагала, что, возможно, четверть или треть подойдут. Она также не ожидала такого значительного вклада в пищевую базу рифа.

«В предыдущих исследованиях пищевых цепей или при моделировании крупных коралловых рифов эта группа всегда рассматривалась как чистые потребители, а не производители», — сказала она.

Большинство этих губок по-прежнему потребляют больше энергии, чем производят. Солнечный свет покрывает лишь небольшую часть их суточной энергии, составляя от 10 процентов у одних видов до 40 процентов у других.

«Но они довольно неприхотливы в еде и могут дополнять свой рацион за счет фотосинтеза», — сказала Ахлатис.

Сам риф частично объясняет неожиданность. В более ранних исследованиях подсчет губок проводился по плоским фотографиям, сделанным над морским дном. Такой подход многое упускает из виду. Почти половина живого материала рифа скрыта внутри трещин, пещер и каркаса под кораллами.

«Предыдущее исследование показало, что если посмотреть на трехмерный риф, то там гораздо больше губок, чем можно ожидать», — отметила Ахлатис. «Проведя более детальные измерения, вы сможете рассчитать их объемы».

Благодаря увеличению численности губок, они резко поднялись в рейтинге производителей рифовых экосистем. Половина исследованных видов составила около 11 процентов от общей первичной продуктивности рифа. Этот результат ставит их на четвертое место в общем зачете.

Больше всего таких водорослей производят только крупные морские водоросли, твердые кораллы и горгонии, а губки даже вытесняют корковые коралловые водоросли, группу, давно известную тем, что производит пищу из света.

Способ измерения производительности имеет большое значение. Если измерять её по площади плоской поверхности, то, судя по всему, вклад губок минимален. Но если измерять их по биомассе, которая лучше отражает их истинный размер, то их вклад возрастает многократно.

Измерения проводились на глубине примерно 10 метров. Некоторые фотосинтезирующие губки обитают на гораздо большей глубине, в тусклых водах, достигающих почти 150 метров, и при этом они сохраняют своих светоулавливающих партнеров.

Это имеет реальное значение для подсчета углерода в океане. Авторы утверждают, что богатые губками местообитания заслуживают места в оценках того, как рифы поглощают и удерживают углерод. Только на подветренных рифах Кюрасао эти губки могут поглощать углерод почти вдвое медленнее, чем все мангровые леса острова.

«Главная идея этой статьи заключается в том, что люди должны понимать, что губки не только перерабатывают углерод и питательные вещества, которые они находят на рифе, но и имеют свои собственные способы их производства, пусть даже в сравнительно небольших количествах», — сказала Ахлатис.

Исследование охватывало один тропический регион. Однако губки в аналогичных местах часто имеют одних и тех же партнеров, поэтому эта закономерность может простираться далеко за пределы Кюрасао.

Профессор де Гоей считает, что полученные результаты раскрывают нечто большее о жизни в океане.

«Нам нужно по-другому взглянуть на многие организмы, обитающие в океане, поскольку они не подчиняются строгому разделению на растения и животных, как большинство наземных организмов», — сказал он.

Губки пережили сотни миллионов лет изменений в океане. Сведения о видах, питающихся светом, уже охватывают большинство побережий мира, от тропиков до холодных полярных вод. Как показывает это исследование, отношение к ним как к простым потребителям всегда было несправедливым по отношению к ним.