Новое исследование помогло ученым установить механизм, который приводит к массовой гибели цианобактерий во время цветения водоемов. Результаты работы опубликованы в журнале Science. По мнению авторов, полученные данные могут стать основой для разработки новых способов борьбы с последствиями цветения, не нанося дополнительного ущерба водным экосистемам.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Цветение водоемов представляет собой стремительный рост фитопланктона, состоящего из водорослей, динофлагеллятов и цианобактерий. Эти микроорганизмы обеспечивают около половины всего кислорода на Земле, хотя составляют лишь небольшую долю растительной биомассы. Само по себе цветение не считается главной проблемой, однако после массовой гибели фитопланктона начинается активное размножение бактерий, которые расходуют растворенный в воде кислород. В результате его может не хватать рыбам, насекомым и другим обитателям водоемов. Если же цветение вызвано цианобактериями, в воде дополнительно возрастает концентрация токсичных веществ.
Авторы исследования предположили, что ключевую роль в гибели цианобактерий играет избыток железа. Оно усиливает окислительный стресс и запускает цепочку химических реакций, приводящих к разрушению липидов клеточных мембран под воздействием свободных радикалов. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые наблюдали за развитием и угасанием цветения цианобактерий рода Microcystis в озере Дяньчи в Китае. Одновременно они измеряли содержание железа, признаки окислительного стресса, степень перекисного окисления липидов и изменения проницаемости клеточных мембран.
Дополнительно исследователи провели лабораторные эксперименты, в ходе которых подвергали культуры Microcystis окислительному стрессу и использовали вещества, подавляющие апоптоз, чтобы отделить влияние железозависимой гибели клеток от других механизмов. Это позволило проследить последовательность происходящих процессов. Сначала в клетках накапливалось железо, затем усиливался окислительный стресс, появлялись свободные радикалы, повреждались липиды, после чего разрушались клеточные мембраны и клетки погибали.
Работа также показала, что гибель цианобактерий внутри колоний происходит не хаотично. Разрушение распространялось отдельными кластерами, а соседние клетки получали повреждения, даже если разрушительные процессы изначально возникали не в них. Исследователи связывают это с так называемым «эффектом свидетеля». По их мнению, дальнейшие исследования должны определить, насколько широко описанный механизм действует у других представителей фитопланктона, а также установить период, когда цветение наиболее уязвимо для железозависимого окисления липидов. Это может помочь выбрать оптимальное время для вмешательства и снизить негативные последствия цветения водоемов.
Читайте также:
- Россиянам грозят новые начисления за ЖКХ: вступили в силу важные изменения
- Пенсии в России резко вырастут с 1 августа: кто получит прибавку уже летом
- Миллионы россиян столкнутся с новыми правилами в июле: что изменится для ваших денег
