Желейные водопады
Желейные водопады — это морские события круговорота углерода , при которых студенистый зоопланктон , в первую очередь книдарии , опускается на морское дно и усиливает потоки углерода и азота посредством быстро погружающихся частиц органического вещества . [1] Эти события обеспечивают питание для бентосной мегафауны и бактерий . [2] [3] Желейные водопады рассматриваются как основной «студенистый путь» для секвестрации лабильного биогенного углерода через биологический насос . [4] Эти события распространены в охраняемых районах с высоким уровнем первичной продукции и качеством воды, подходящим для поддержки видов книдарий. К таким районам относятся эстуарии , и несколько исследований были проведены во фьордах Норвегии . [3]
Инициация
| Часть серии о |
| Углеродный цикл |
|---|
 |
Желейные водопады в основном состоят из разлагающихся трупов Cnidaria и Thaliacea ( Pyrosomida , Doliolida и Salpida ). [1] Несколько обстоятельств могут спровоцировать гибель студенистых организмов, что приведет к их затоплению. К ним относятся высокий уровень первичной продукции, который может засорить питательные аппараты организмов, внезапное изменение температуры, когда в старом цветении заканчивается еда, когда хищники повреждают тела медуз и паразитизм . [5] В целом, однако, желейные водопады связаны с желейными цветениями и первичной продукцией, причем более 75% желейных водопадов в приполярных и умеренных регионах происходят после весеннего цветения, а более 25% желейных водопадов в тропиках происходят после подъема глубинных вод . [1]
С изменением глобального климата в сторону создания более теплых и кислых океанов, условий, не благоприятных для неустойчивых видов, популяция медуз, вероятно, будет расти. Эвтрофные зоны и мертвые зоны могут стать горячими точками для медуз с существенным цветением. [6] По мере изменения климата и потепления океанских вод цветение медуз становится более обильным, а перенос углерода из желе в нижние слои океана увеличивается. [7] С возможным замедлением классического биологического насоса перенос углерода и питательных веществ в глубокое море через водопады из желе может стать все более и более важным для глубокого океана. [8]
Разложение
Процесс разложения начинается после смерти и может продолжаться в толще воды, поскольку желеобразные организмы тонут. [5] Разложение происходит быстрее в тропиках, чем в умеренных и субполярных водах из-за более высоких температур. [5] В тропиках разложение желеобразного водоросля может занять менее 2 дней в более теплой поверхностной воде, но до 25 дней, если он находится на глубине менее 1000 м. [5] Однако отдельные желеобразные организмы могут проводить меньше времени на морском дне, поскольку одно исследование показало, что желеобразные водоросли могут разлагаться падальщиками в Норвежском глубоководном море менее чем за два с половиной часа. [9]
Разложение желеобразных водопадов в значительной степени происходит благодаря этим видам падальщиков . В целом, иглокожие , такие как морские звезды , стали основными потребителями желеобразных водопадов, за ними следуют ракообразные и рыбы. [1] Однако то, какие падальщики найдут свой путь к желеобразным водопадам, в значительной степени зависит от каждой экосистемы. Например, в эксперименте в норвежском глубоководье миксины были первыми падальщиками, которые нашли ловушки из разлагающихся желе, за ними последовали приземистые омары и, наконец, десятиногие креветки. [9] Фотографии, сделанные у побережья Норвегии на естественных желеобразных водопадах, также показали, что каридеевые креветки питаются тушами желе. [3]
С ростом популяции и цветением, которое становится все более распространенным, с благоприятными условиями и отсутствием других фильтраторов в этом районе для потребления планктона , среды с присутствием медуз будут иметь углеродные насосы, в первую очередь снабжаемые желе-водопадами. Это может привести к проблемам местообитаний с устоявшимися биологическими насосами, поддающимися неравновесию, поскольку присутствие медуз изменит пищевую сеть, а также изменит количество углерода, откладываемого в осадок. [10] Наконец, разложению способствует микробное сообщество. В исследовании на Черном море количество бактерий увеличивалось в присутствии желе-водопада, и было показано, что бактерии предпочтительно используют азот, выделяемый из разлагающихся туш медуз, в то время как в основном оставляют углерод. [11] В исследовании, проведенном Эндрю Свитменом в 2016 году, было обнаружено с использованием керновых образцов осадка в норвежских фьордах , что присутствие желе-водопада значительно повлияло на биохимический процесс этих бентосных сообществ. Бактерии быстро потребляют желеобразные туши, лишая макрофауну , питающуюся снизу, возможности получения пропитания , что влияет на перемещение вверх по трофическим уровням. [12] Кроме того, за исключением падальщиков, желеобразные водопады образуют белый слой бактерий на разлагающихся тушах и выделяют черный осадок на окружающую территорию, который является результатом сульфида. [13] Этот высокий уровень микробной активности требует большого количества кислорода, что может привести к тому, что зоны вокруг желеобразных водопадов станут гипоксическими и непригодными для более крупных падальщиков. [13]
Проблемы исследования
Исследование желеобразных водопадов основывается на данных прямых наблюдений, таких как видео, фотографии или бентосные тралы . [1] Сложность траления желеобразных водопадов заключается в том, что студенистый каркас легко распадается, и в результате основными методами мониторинга стали оппортунистическая фотография, видеосъемка и химический анализ. [3] [9] Это означает, что желеобразные водопады не всегда наблюдаются в тот период времени, в котором они существуют. Поскольку желеобразные водопады могут быть полностью переработаны и разложены в течение нескольких часов падальщиками [9] и тот факт, что некоторые желеобразные водопады не опускаются ниже 500 м в тропических и субтропических водах [5] , важность и распространенность желеобразных водопадов могут быть недооценены.
Смотрите также
Ссылки
- ^ abcde Lebrato, Mario; Pitt, Kylie A.; Sweetman, Andrew K.; Jones, Daniel OB; Cartes, Joan E.; Oschlies, Andreas; Condon, Robert H.; Molinero, Juan Carlos & Adler, Laetitia (2012). «Исторические и недавние наблюдения за водопадами Джелли: обзор для определения направлений будущих исследований». Hydrobiologia . 690 (1): 227– 245. doi :10.1007/s10750-012-1046-8. S2CID 15428213.[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Лебрато, М. и Джонс, Д.О.Б. (2009). "Массовое отложение туш Pyrosoma atlanticum у берегов Кот-д'Ивуара (Западная Африка)" (PDF) . Лимнология и океанография . 54 (4): 1197– 1209. Bibcode :2009LimOc..54.1197L. doi : 10.4319/lo.2009.54.4.1197 .
- ^ abcd Sweetman, Andrew K. & Chapman, Annelise (2011). «Первые наблюдения желеобразных водопадов на дне глубоководного фьорда». Deep Sea Research Часть I: Oceanographic Research Papers . 58 (12): 1206– 1211. Bibcode :2011DSRI...58.1206S. doi :10.1016/j.dsr.2011.08.006.
- ^ Берд, Адриан. «На пути к преобразующему пониманию биологического насоса океана: приоритеты будущих исследований — отчет о семинаре NSF по биологии биологического насоса» (PDF) . OCB: Ocean Carbon & Biogeochemistry . Архивировано из оригинала (PDF) 27 октября 2016 г. . Получено 30 октября 2016 г. .
- ^ abcde Lebrato, Марио; Пахлоу, Маркус; Ошлис, Андреас; Питт, Кайли А.; Джонс, Дэниел О.Б.; Молинеро, Хуан Карлос и Кондон, Роберт Х. (2011). «Снижение экспорта органических веществ на глубину, связанное с падением желе» (PDF) . Лимнология и океанография . 56 (5): 1917–1928 . Бибкод : 2011LimOc..56.1917L. дои : 10.4319/lo.2011.56.5.1917. hdl : 10072/43275 . S2CID 3693276.
- ^ Purcell, JE (2012). «Цветение медуз и гребневиков совпадает с размножением людей и экологическими нарушениями». Annual Review of Marine Science . 4 : 209–235 . Bibcode : 2012ARMS....4..209P. doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142751. PMID 22457974.
- ^ Лебрато, Марио; Молинеро, Хуан-Карлос; Картес, Джоан Э.; Льорис, Доминго; Мелен, Фредерик и Бени-Касаделла, Лайя (2013). «Опускающийся желеобразный углерод раскрывает потенциальную изменчивость окружающей среды вдоль окраины континента». ПЛОС ОДИН . 8 (12): е82070. Бибкод : 2013PLoSO...882070L. дои : 10.1371/journal.pone.0082070 . ПМЦ 3867349 . ПМИД 24367499.
- ^ Лебрато, Марио; Питт, Кайли А.; Свитман, Эндрю К.; Джонс, Дэниел О.Б.; Картес, Джоан Э.; Ошлис, Андреас; Кондон, Роберт Х.; Молинеро, Хуан Карлос и Адлер, Летиция (2012). «Исторические и недавние наблюдения за водопадами Джелли: обзор для определения направлений будущих исследований». Hydrobiologia . 690 (1): 227– 245. doi :10.1007/s10750-012-1046-8. S2CID 15428213.[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ abcd Sweetman, Andrew K.; Smith, Craig R.; Dale, Trine & Jones, Daniel OB (2014). «Быстрое поедание трупов медуз раскрывает важность студенистого материала для глубоководных пищевых сетей». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 281 (1796): 20142210. doi :10.1098/rspb.2014.2210. PMC 4213659. PMID 25320167 .
- ^ Sweetman, Andrew & Chapman, Annaleise (2015). "Первая оценка скорости потока туш медуз (желейных водопадов) в бентос показывает важность желатинового материала для биологического цикла углерода в экосистемах, где доминируют медузы". Frontiers in Marine Science . 2 . doi : 10.3389/fmars.2015.00047 .
- ^ Tinta, Tinkara; Kogovšek, Tjaša; Turk, Valentina; Shiganova, Tamara A.; Mikaelyan, Alexander S. & Malej, Alenka (2016). «Микробная трансформация органического вещества медуз влияет на цикл азота в морской воде — исследование на примере Черного моря». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии . 475 : 19–30 . doi :10.1016/j.jembe.2015.10.018.
- ^ Sweetman, Andrew; Chelsky, Ariella; Pitt, Kylie Ann; Andrade, Hector; van Oevelen, Dick & Renaud, Paul (2016). «Разложение медуз на морском дне быстро изменяет биогеохимический цикл и поток углерода через бентосные пищевые сети». Лимнология и океанография . 61 (4): 1449– 1461. Bibcode : 2016LimOc..61.1449S. doi : 10.1002/lno.10310 . hdl : 10072/142821 .
- ^ ab West, Elizabeth Jane; Welsh, David Thomas & Pitt, Kylie Anne (2009). «Влияние разлагающихся медуз на потребность осадка в кислороде и динамику питательных веществ». Hydrobiologia . 616 (1): 151– 160. doi :10.1007/s10750-008-9586-7. S2CID 46695384.
