Дисбиоз коралловых рифов мешает им восстанавливаться

Обесцвечивание кораллов — потеря ими окраски под действием стресса, например, изменения температуры или освещенности. Ученые из Нидерландов и США проанализировали событие массового обесцвечивания кораллов острова Муреа (Французская Полинезия), чтобы выяснить, как стресс кораллов влияет на выделение ими органики и рост бактериопланктона — и показали, что последствия этих изменений мешают восстановлению самих кораллов.

В апреле 2019 года рифы Муреа обесцветились после длительного повышения температуры воды. Исследователи собрали образцы обесцвеченных и необесцвеченных кораллов трех видов (Pocillopora verrucosa, Acropora pulchra и Porites rus). В течение шести дней их содержали в воде нормальной (28,6°C) либо повышенной (32°C±0,2°C) температуры. При этом каждый из аквариумов содержал все три вида кораллов — таким способом ученые имитировали естественный состав коралловых сообществ на Муреа. Всего авторы проанализировали четыре группы условий: «контроль», «нагрев», «обесцвечивание» и «обесцвечивание + нагрев». В качестве отрицательного контроля они использовали аквариумы без кораллов.

Степень обесцвечивания кораллов ученые оценивали по плотности их заселения клетками Symbiodiniaceae — симбиотических динофлагеллят. В обесцвеченных кораллах эти симбионты присутствовали в намного меньшем количестве, хотя этот показатель также зависел от вида коралла.

После инкубации в различных условиях все четыре группы кораллов имели разную степень обесцвечивания. Нагревание немного снижало плотность клеток Symbiodiniaceae, однако этот показатель был выше, чем у обесцвеченных или обесцвеченных и подвергнутых тепловому стрессу кораллов.

Затем ученые проанализировали количество органики, продуцируемой кораллами. В контрольной группе продукция углерода составила около 5 мкМ/дм² в час, подвергнутые тепловому стрессу кораллы выделяли на 289% больше органики, а обесцвеченные — на 146% больше. У обесцвеченных и подвергнутых тепловому стрессу кораллов продукция органики не детектировалась.

На фоне различий в продукции углерода исследователи нашли и разницу в характере роста микроорганизмов. При всех вариантах обработки кораллов концентрация микроорганизмов была значительно выше, чем в отрицательном контроле. При этом в модели коралловых сообществ, подвергнутых тепловому стрессу, бактериопланктон присутствовал в намного большем количестве.

Различался и состав микробных сообществ. Кораллы, подвергнутые тепловому стрессу и/или обесцвечиванию (авторы обозначили их как «подвергнутые стрессу сообщества»), отличались от контроля, причем отличия указали на потенциально консервативные изменения при разных видах стресса. Бактерии семейства Alteramonadaceae, живущие на богатых питательными веществами субстратах, были намного больше представлены в подвергнутых стрессу сообществах, чем в контроле (28,3% в контроле и до 46,6% в условиях стресса). Аналогичным образом менялась численность Pseudoalteromonadaceae. Напротив, бактерий семейства Rhodobacteraceae было больше в контроле (21,3%) и меньше в подвергнутых стрессу сообществах (13,7–19,4%). Еще одно распространенное семейство, связанное с коралловыми рифами — Cryomorphaceae — было многочисленным в контроле (13,0 %), но снижалось в стрессовых условиях (5,6–7,2 %). Таким образом, подвергнутые стрессу коралловые сообщества оказались обогащены бактериями, живущими в условиях обильного поступления органики.

Однако не только количество выделяемого органического вещества, но и его состав повлиял на бактериальные сообщества. Метаболомный анализ показал, что растворенные органические вещества, выделяемые кораллами в условиях стресса, отличаются от контроля, причем состав продуцируемой органики значимо коррелировал со структурой бактериального сообщества.

Исследователи пришли к выводу, что стресс, такой как изменение температуры и обесцвечивание, вызывает качественные и количественные изменения выделяемой коралловыми сообществами органики. Эти изменения, в свою очередь, влияют на микробное сообщество. Описанный процесс служит частью более сложной петли отрицательной обратной связи. Изменение микробного сообщества вредит кораллам, вызывая болезни и гипоксию, а следовательно, подвергнутые стрессу кораллы негативно влияют на собственное восстановление после обесцвечивания.

Пробиотик защищает кораллы от таинственной болезни