Реактивные виды кислорода - очень реактивные молекулы, содержащие кислород - оказывают большое влияние на процессы минерализации в приливных песчаных отмелях, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications. Таким образом, их изучение важно для понимания морского круговорота углерода.

Вадденское море, простирающееся на 500 километров побережья Северного моря вдоль берегов Дании, Германии и Нидерландов, в основном состоит из так называемых литоральных проницаемых отложений - то есть морского дна, которое промывается морской водой при смене приливов и отливов. Его часто посещают морские птицы, морские млекопитающие и любители активного отдыха.

Но эта очень динамичная среда обитания также является домом для множества микробов. Они перерабатывают углерод и питательные вещества из морской воды и речных притоков, превращая песок в важнейшее место для реминерализации органических веществ и превращая его в огромный очищающий фильтр.

Идеальное место для производства ROS

Частые колебания между окислительными и аноксическими условиями (во время прилива и отлива, соответственно) в донных отложениях делают их идеальным местом для производства реактивных форм кислорода (ROS). ROS - это молекулы, содержащие кислород и химически очень активные. Их экологическая роль многогранна: ROS могут быть опасны для организмов и повреждать компоненты клеток, но они также могут быть полезны для роста микроорганизмов.

Благодаря своей высокой активности, ROS являются очень важными агентами в трансформации и круговороте углерода и других веществ в окружающей среде и, таким образом, могут оказывать большое влияние на функционирование экосистем. Тем не менее, они остаются малоизученными во многих средах обитания, в том числе и на песчаных отмелях Вадденского моря.

Группа ученых из Института морской микробиологии имени Макса Планка в Бремене теперь более пристально изучает РОС на песчаной отмели Янссанд в немецком Вадденском море у острова Шпикероог. Оливия Борсо, Марит ван Эрк и их коллеги из группы микросенсоров исследовали ROS - перекись водорода.

"Мы хотели узнать, можно ли обнаружить перекись водорода в приливно-отливных песках", - говорит Борсо. "И если да, то мы хотели узнать, как эта перекись водорода влияет на процессы минерализации, переработки органических веществ, в этих песках".

Перекись водорода влияет на активность микроорганизмов

Действительно, команда в составе Борсо и ван Эрка обнаружила высокие концентрации перекиси водорода в приливных песках. "Мы обнаружили, что существует тонкий баланс между производством и распадом перекиси водорода", - говорит соавтор ван Эрк.

Когда ученые изменяли поступление кислорода или удаляли перекись водорода в ходе экспериментов, это сильно влияло на микробы, обитающие в песке. ROS подавляла микроорганизмы в песке, поэтому ее удаление повышало микробную активность. "Количество ROS, естественно присутствующих в песках, существенно снижало скорость основных процессов минерализации, как аэробного дыхания, так и восстановления сульфатов".

Важно для круговорота углерода и питательных веществ

Повышение уровня ROS можно ожидать, в частности, во время возмущений и на границах окислительно-аноксических процессов - оба эти явления часто встречаются в приливно-отливных проницаемых отложениях. Высокая скорость реминерализации углерода и азота превращает эти отложения в огромные биокаталитические фильтры. Таким образом, любые изменения в концентрации ROS могут непосредственно повлиять на эффективность песков как таких фильтров и на функционирование мелководных экосистем.

Следовательно, ROS может играть важную и пока еще не оцененную роль в биогеохимии динамичных прибрежных отложений. "Исходя из наших результатов, мы можем сделать вывод, что ROS способны существенно влиять на круговорот углерода в отложениях. Понимание контроля над круговоротом углерода очень важно для изучения эвтрофикации и влияния человеческой деятельности на прибрежные системы", - заключает Борсо.