Wytwarza 1/3 tlenu na Ziemi. Jeden z najmniejszych znanych organizmów zagrożony

Zmiany klimatu mogą wywrócić do góry nogami życie w oceanach. Mikroskopijne bakterie, które są podstawą morskiego łańcucha pokarmowego, zaczynają znikać z tropikalnych wód. Prochlorococcus to bakterie z grupy sinic, osiągające wielkość do 1 mikrometra. W przyrodzie odgrywają bardzo istotną rolę. Choć są najmniejszymi organizmami fotosyntetyzującymi, wytwarzają aż 1/3 tlenu na Ziemi – i to zarówno w oceanach, jak i na lądach.

Jedno z ostatnich mikrobiologicznych badań sinic Prochlorococcus wykazało, iż coraz większe ocieplenie wód oceanicznych i morskich wpływa na tempo ich rozmnażania. Jak to się dzieje? Cieplejsza woda spowalnia ich podział, w efekcie czego bakterie rozmnażają się coraz wolniej i migrują w kierunku biegunów do relatywnie chłodniejszych wód.

• Czytaj także: Chleb, piwo, a teraz ratunek dla planety. Mikroby znów mogą wspomóc ludzkość

Obraz Prochlorococcus marinus pod mikroskopem elektronowym transmisyjnym z nałożonym zielonym zabarwieniem. Źródło: Luke Thompson/Chisholm Lab, Nikki Watson/Whitehead Institute/MIT

Nowy konkurent

Prochlorococcus to jedne z najmniejszych organizmów na Ziemi. Choć są bardzo drobne, mają ogromne znaczenie. Te mikroskopijne sinice żyją w oceanach i stanowią podstawę morskiego łańcucha pokarmowego. Wchłaniają też duże ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Gdy nie zostaną zjedzone, opadają na dno i trafiają do osadów morskich.

Najwięcej tych bakterii żyje dziś w ciepłych, tropikalnych morzach, których wody osiągają temperatury 19 a 28°C. Problem w tym, iż przez zmiany klimatyczne wody w tych rejonach stają się coraz cieplejsze, często przekraczając 28°C. A Prochlorococcus nie radzą sobie dobrze z takimi temperaturami.

Na ich miejsce mogą wejść inne sinice – Synechococcus. Są większe, potrzebują więcej składników odżywczych, ale za to lepiej znoszą ciepłą wodę. Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego ostrzegają, iż jeżeli ocieplenie będzie postępować, Prochlorococcus mogą przenieść się bliżej biegunów, gdzie wody są chłodniejsze. Nie wiadomo jednak, jak zmiana podstawy łańcucha pokarmowego wpłynie na inne morskie organizmy – ryby, ptaki czy ssaki, które mogą nie przystosować się do nowych warunków.

– jeżeli Synechococcus przejmie kontrolę, nie można być pewnym, iż inne organizmy będą mogły wchodzić z nim w interakcje w taki sam sposób, w jaki przez miliony lat wchodziły w interakcje z Prochlorococcus – mówi główny autor badania, François Ribalet, oceanograf z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.

Ten proces ewolucyjny już się rozpoczął. Trudno przewidzieć, jak gatunki oceaniczne i morskie zachowają się w strefie tropikalnej. Sytuacja stanie się wyjątkowo niepewna, gdy osobniki Prochlorococcus ustąpią miejsca Synechococcus.

Zmiany klimatu uderzają w morskie życie

– Przez długi czas naukowcy sądzili, iż wspomniane sinice poradzą sobie w przyszłości wręcz świetnie, ale w najcieplejszych regionach nie radzi sobie tak dobrze, co oznacza, iż w pozostałej części morskiej sieci pokarmowej będzie mniej węgla – czyli mniej pożywienia – stwierdza Ribalet.

Sinica nie jest równa sinicy – każdy szczep odznacza się specyficznymi cechami ekologicznymi. Na ogół cyjanogenne bakterie kojarzą się z zakwitami i zatruwaniem wód przybrzeżnych. Tymczasem sinice Prochlorococcus nie tylko tego nie robią, ale są też niezbędne w przyrodzie. W Morzu Bałtyckim, zamiast szczepu Prochlorococcus, dość często spotykane są Synechococcus, które również nie stanowią zagrożenia dla ludzi i zwierząt.

– Prochlorococcus to cyjanobakteria występująca w wodach ciepłych i słonych. W Bałtyku adekwatnym można napotkać także Synechococcus. Oba rodzaje należą do klasy wielkościowej piko (poniżej 3 µm). Najczęściej występują pomiędzy 40°N a 40°S, w obszarach wirów oceanicznych – i odpowiadają za produkcję pierwotną w tych rejonach. Dzięki miąższości strefy eufotycznej [głębokości, na jaką dociera światło słoneczne – red.] produkcja pierwotna w tych wodach jest bardzo wysoka – wyjaśnia dr hab. Józef Wiktor, specjalista od cyjanobakterii, z Instytutu Oceanologii PAN w Sopocie, pytany przez SmogLab.

Dwa scenariusze

Naukowcy chcieli sprawdzić, jak Prochlorococcus znoszą wyższe temperatury. W tym w ciągu 13 lat odbyli aż 90 rejsów, podczas których przebadali 800 mld komórek tych bakterii. Wyniki pokazały, iż w cieplejszych wodach, np. przy 30°C – Prochlorococcus rozmnażają się znacznie wolniej (czyli podział komórek jest spowolniony) niż w wodach chłodniejszych. Oznacza to, iż zmiany populacji wynikają głównie ze wzrostu temperatury, a nie z ograniczeń światła czy dostępności składników odżywczych. Oceany i morza tropikalne są naturalnie ubogie w składniki pokarmowe, a wiele szczepów sinic, w tym Prochlorococcus, zaadaptowało się do tych warunków.

Badanie wskazało, iż do końca wieku produktywność Prochlorococcus w tropikach może spaść o 17 proc. w scenariuszu łagodnego ocieplenia i aż o 51 proc. w scenariuszu gwałtownego ocieplenia. W skali globalnej spadek wyniesie odpowiednio 10 proc. i 37 proc.

– Ich zasięg geograficzny będzie się rozszerzał w kierunku biegunów, na północ i południe. Nie znikną, ale ich siedliska ulegną zmianie – mówi François Ribalet.

Mikrobiolodzy zaznaczają, iż badanie nie jest doskonałe. Mogą pojawić się szczepy sinic odpornych na wyższe temperatury. Choć przebadano wiele wód oceanicznych na świecie, wciąż istnieją regiony tropikalne wymagające dalszych analiz mikrobiologicznych.

– To najprostsze wyjaśnienie danych, którymi teraz dysponujemy. jeżeli pojawią się nowe dowody na istnienie szczepów odpornych na ciepło, z euforią przyjmiemy to odkrycie. Dałoby to nadzieję tym kluczowym organizmom – dodaje Ribalet.

• Czytaj także: Sinice i bakterie coli. „Nie mamy pojęcia, w czym się kąpiemy”

–

Zdjęcie tytułowe: remotevfx.com/Shutterstock