Ученые создали модель, прогнозирующую процесс адаптации микробов к потеплению океанов. Она позволит изучить влияние изменения климата на миллиарды морских организмов. Об этом исследователи написали в своей научной работе для Национальной академии наук.
Группа ученых из Южно-Калифорнийского университета считают, что облик и состояние Земли через 50-100 лет будет зависеть от того, как микробы отреагируют на изменение климата. Океаны формируют жизнь и климат на Земле. Морские микроорганизмы, в частности, ответственны за выработку половины кислорода, которым мы дышим. Океаны поглощают огромное количество углекислого газа из атмосферы, примерно 30% от всего человеческого CO2. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной группы ООН, рыболовство, которое поддерживается, в том числе, морскими микроорганизмами, дает продукты питания и доходы примерно 820 млн человек во всем мире. Эти жизненно важные задачи выполняются растениями и животными, настолько маленькими, что тысячи могут плавать в чайной ложке.
«Микроорганизмы имеют решающее значение для жизни на Земле», — рассказывает Наоми Левин, доцент кафедры биологии и наук о Земле в Колледже писем, искусств и наук Университета США Дорнсиф и старший автор нового исследования о морских микробах. — «Океаны меняются, но мы не знаем, как будут выглядеть будущие океанские экосистемы, потому что не понятно, как эти организмы будут реагировать на изменения».
Исследователи из Южно-Калифорнийского университета разработали прогностическую модель для оценки того, как эти микробы будут адаптироваться к климатическим изменениям. Эта модель обеспечивает простую структуру, которая может быть использована для понимания адаптации различных типов микроорганизмов к многочисленным переменным, включая изменения в морской среде, вызванные деятельностью человека. Модель доступна для ученых по всему миру.
Настраивая моделирование будущих условий океана, Левин и ее коллеги обнаружили, что морские микробы реагируют двумя способами. Некоторые микробы изменились легко: они успешно развивались на каждом следующей итерации, немного подготавливаясь к будущим изменениям. А их конкуренты, напротив, быстро распространялись в долгосрочной перспективе, но только когда температура стабилизировалась на более высоком уровне.
«Это как сравнить черепах и зайцев, две разные стратегии для победы в гонке», — сказала Левин.
Модель показала, что изменение климата работает как избирательное давление на эволюцию морских микробов. В то время как в исследовании рассматриваются два конкретных сценария, инструмент, разработанный учеными, имеет более широкую научную пользу.
Кроме того, результаты исследования показывают важность взаимодействия между физическими и биологическими временными интервалами при определении эволюционных результатов, что является ценной информацией для включения в другие модели глобальных углеродных циклов, которые в настоящее время используются для прогнозирования изменения климата.