Подсчет вклада морских микроорганизмов в углеродно-азотные циклы и их реакция на прогнозируемое потепление океана является одной из главных задач микробной океанографии. Авторы данного исследования изучают влияние потепления (на 4°C выше окружающей среды) в экосистемах с умеренным климатом на клеточную активность морских гетеротрофных* и автотрофных* клеток и соответствующую углеродно-азотную передачу между одиночными клетками. Образцы морской воды были инкубированы in situ с последующим повышением температуры в присутствии субстратов с выделенными стабильными изотопами (газ 13CO2 для автотрофных клеток и 15N-лейцинов для гетеротрофных клеток). NanoSIMS использовался для подсчета поглощения углерода и азота свободно живущими клетками, а также группами фитопланктонов и бактерий, в данном случае бактерий, которые физически соединены с фитопланктоном.
Сверху: Сравнение изотопных обогащений 13C и 15N всех проанализированных микробных клеток, инкубированных с бикарбонатом 13C и лейцинами 15N (пунктирная линия = естественная численность изотопов). Каждая точка отображает одну обогащенную клетку, полученную объединением пикселов в исследуемой области на изображении NanoSIMS. Изображения обогащения NanoSIMS отображают выявленные гетеротрофы (слева) и один автотроф (справа, отмечен стрелкой).
Снизу: Увеличенное изображение одной группы фитопланктонов и бактерий (= физически присоединенных) теплого инкубатора.
(a) Положительная корреляция между степенью накопления 13C фитопланктонными клетками и присоединенными к ним бактериальными клетками, (b) Схожая положительная корреляция между степенью накопления 15N бактериями и фитопланктонными клетками, на которых они находятся.
Изображение: две гетеротрофных бактерии присоединены к пикофитопланктонной клетке.
Результаты: Повышенная температура увеличила общую фиксацию углерода на более чем 50 %, небольшая, но значительная часть которого была передана гетеротрофам в течение 12 часов. Межклеточная привязанность вдвое увеличила поглощение вторичных атомов углерода гетеротрофными бактериями. Накопление азота автотрофами увеличилось на 68 %. Потепление также увеличило численность фитопланктона с прикрепленными гетеротрофами на 80 %, ускорило передачу углерода от фитопланктона к бактерии на 17 % и передачу азота от бактерии к фитопланктону на 50 %.
Результаты исследования показывают, что СВЯЗЬ фитопланктон-бактерия создает ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО для накопления питательного вещества, что указывает на МУТУАЛИСТИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ, которым СПОСОБСТВУЕТ ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ.
Источник: Elevated temperature increases carbon and nitrogen fluxes between phytoplankton and heterotrophic bacteria through physical attachment. Нестор Арандия-Горостиди (Nestor Arandia-Gorostidi), Питер К. Вебер (Peter K Weber), Лаура Алонсо-Саез (Laura Alonso-Sáez), Хосе Анселу Г. Моран (Xosé Anxelu G Morán) и Ксавьер Майали (Xavier Mayali). The ISME Journal (2016 г.), 1–10.
* Основные термины:
- Автотроф: Организм, производящий сложные органические соединения из неорганических и минеральных веществ в его окружении, обычно использующий энергию света (фотосинтез) или неорганические химические реакции. Например: растения, морские водоросли, цианобактерии, сульфатредуцирующие бактерии и прочие.
- Гетеротроф: организм, который использует органический углерод для роста, неспособный выделять углерод из неорганических источников (например, углекислого газа). Например: животные, грибы, бактерии и прочие.