Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Current Biology zeigt, dass die Versauerung der Ozeane die Strukturfestigkeit der Meeresalgen schwächt, Fucus vesiculosus, auch als Blasentang bekannt. Experimente unter der Leitung von Alexandra Kinnby und Kollegen ergaben, dass Algen, die unter erhöhten Kohlendioxidbedingungen wachsen, eine zukünftige Versauerung der Ozeane simulieren. entwickelten schwächeres Gewebe und hatten ein höheres Risiko, abzubrechen. Feldversuche zeigten, dass die geschwächten Pflanzen im Vergleich zu Pflanzen, die unter normalen Kohlendioxidwerten angebaut wurden, leichter aus Küstenlebensräumen verdrängt werden konnten und verloren gingen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Gewebeintegrität von Algen zunimmt, wenn die Ozeane weiterhin menschliche Kohlenstoffemissionen absorbieren Fucus vesiculosus könnte zurückgehen und diese wichtigen lebensraumbildenden Arten bedrohen.
Durch die Übersäuerung verändert sich die Zusammensetzung und Struktur des Gewebes
Die Studie ergab, dass der CO-Gehalt erhöht ist2 tatsächlich die Wachstumsrate und Photosynthese erhöht Fucus vesiculosus. Allerdings entwickelten die Algen trotz ihrer größeren Größe deutlich schwächeres Gewebe, wenn sie unter hohem CO-Gehalt gezüchtet wurden2 Bedingungen. Messungen zeigten, dass die zum Brechen der Algenwedel erforderliche Kraft im Vergleich zu Algen, die unter normalen Bedingungen wachsen, um über 25 % reduziert war. Die Ergebnisse zeigen einen Kompromiss: größere, aber empfindlichere Algen. Sogar das dicke Basalgewebe zeigte eine gewisse Verringerung der Festigkeit, wenn es unter simulierter Ozeanversauerung gezüchtet wurde. Die Ergebnisse widersprechen der Vorstellung, dass ein verstärktes Wachstum durch CO2 zwangsläufig zu robusteren Erträgen führt Meerespflanzen.
Interessanterweise ergab die Studie, dass Algen aus geschützten, ruhigen Gewässern unter hohem CO-Gehalt einen stärkeren Rückgang der Gewebefestigkeit zeigten2 im Vergleich zu jenen von wellenexponierten Küsten. Die zum Durchstechen oder Brechen von Proben aus geschützten Lebensräumen erforderliche Kraft sank stärker, wenn sie unter sauren Bedingungen gezüchtet wurden. Die Forscher gehen davon aus, dass Algen aus raueren Gebieten möglicherweise bereits an die Widerstandsfähigkeit gegenüber physischen Belastungen angepasst sind und dadurch weniger empfindlich gegenüber CO sind2-bedingte Schwächung. Bei empfindlichen Algen, die an ruhige Gewässer angepasst sind, könnte die Versauerung der Ozeane jedoch selbst bei erhöhtem Wachstum ihre strukturelle Integrität erheblich beeinträchtigen.
Die Forscher führten den Festigkeitsverlust auf hohen CO-Gehalt zurück2 zu Veränderungen in der Gewebezusammensetzung und -struktur. Die Analyse ergab, dass unter angesäuerten Bedingungen gezüchtete Algenproben im Vergleich zu Proben aus normalem CO einen deutlich geringeren Gewebegehalt der Mineralien Kalzium und Magnesium aufwiesen2. Diese Mineralien sind entscheidend für die Stärkung der faserigen Polysaccharidmatrizen, die den Algenwedeln ihre mechanische Festigkeit verleihen. Mikroskopbilder zeigten auch eine porösere und weniger dichte innere Struktur in Proben aus dem hohen CO-Gehalt2 Behandlungen. Die Schwächung der Gewebefestigkeit scheint in direktem Zusammenhang mit dem Verlust verstärkender Mineralien und der Entwicklung einer fragileren, locker gepackten inneren Matrix unter simulierter Ozeanversauerung zu stehen.
Experimente geben Wissenschaftlern die Möglichkeit, die Zukunft zu testen
Die Forscher führten kontrollierte Laborexperimente durch Sie züchteten Fucus vesiculosus unter heutigen CO2-Bedingungen von 400 Teilen pro Million (ppm) sowie einem für das Jahr 1100 prognostizierten erhöhten Wert von 2100 ppm. Dies ermöglichte es ihnen, realistische aktuelle und zukünftige Ozeanversauerungsszenarien zu simulieren.
Unter diesem unterschiedlichen CO wuchsen die Algen 90 Tage lang2 Ebenen. Anschließend verglich das Team mehrere wichtige Reaktionsvariablen zwischen den beiden Behandlungen, darunter Wachstumsrate, Gewebebruchfestigkeit, Zusammensetzung und Überlebensraten bei der Rückverpflanzung in Küstenlebensräume.
Wichtig ist, dass die Studie Folgendes beinhaltete Fucus vesiculosus Sie stammen sowohl aus geschützten Lebensräumen mit ruhigem Wasser als auch aus wellenexponierten Küsten mit hoher Energie. Anhand dieses Unterschieds konnten sie feststellen, ob eine vorherige Einwirkung hydrodynamischer Kräfte die Empfindlichkeit der Algen gegenüber verringerten pH-Werten beeinflusst.
Algenreaktionen im Verlauf eines 90-tägigen Experiments bewertet
Die Forscher wuchsen Fucus vesiculosus Proben unter verschiedenen CO2 Konzentrationen für 90 Tage, damit sich die Wirkung manifestieren kann. Sie haben mehrere wichtige Reaktionsvariablen nach der Expositionsdauer gemessen.
Die Wachstumsrate wurde durch Messung der Zunahme der gesamten Thallusfläche analysiert. Ein Thallus ist der vegetative Körper oder die Wedel einer Alge. Die Photosyntheseeffizienz wurde durch Bewertung verfolgt Chlorophyll-Fluoreszenz. Das Team quantifizierte auch die Widerstandskräfte auf die Algen, um zu bestimmen, ob die projizierte größere Oberfläche unter hohem COXNUMX-Gehalt entsteht2 erhöhte hydrodynamische Belastung erzeugt.
Eine entscheidende Reaktion war die Kraft, die erforderlich war, um die Wedel der Alge zu brechen und ihr Gewebe zu durchstechen. Dies ermöglichte einen direkten Vergleich der Strukturfestigkeit zwischen den CO2 Behandlungen. Die Gewebezusammensetzung wurde auch analysiert, um etwaige Veränderungen des Mineralgehalts zu erkennen, die Veränderungen an der Zellwandstruktur und -stärke der Algen zugrunde liegen könnten.
Schließlich testeten die Forscher die Auswirkungen auf die reale Welt, indem sie Proben nach der CO-Einwirkung zurück in Küstenlebensräume verpflanzten2 Belichtung. Sie haben die Überlebensraten gemessen, um zu sehen, ob durch die Versauerung geschwächte Wedel unter natürlichen Bedingungen eher zum Abbrechen neigen Wellenkräfte.
Ergebnisse unterstreichen Risiken der Ozeanversauerung
Die Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf die durch menschliche Kohlenstoffemissionen verursachte Versauerung der Ozeane. Die Weltmeere absorbieren rund 30 % des freigesetzten CO2 Menschliche AktivitätenDadurch sinkt der pH-Wert des Meerwassers. Während bei kalkbildenden Arten wie Korallen und Schalentieren bereits negative Auswirkungen beobachtet wurden, wurden die Folgen für grundlegende Lebensraumbildner wie Meeresalgen bisher weniger untersucht.
Diese Arbeit zeigt, dass die Gezeitenalge, Fucus vesiculosusweist deutlich schwächeres Gewebe auf, wenn es unter realistischem zukünftigem CO gezüchtet wird2 Ebenen. Feldergebnisse zeigen außerdem, dass diese durch die Versauerung geschwächten Individuen eher dazu neigen, abzubrechen und aus von Algen dominierten Küstenökosystemen verloren zu gehen. Eine solche Verschlechterung des Lebensraums hätte kaskadierende Auswirkungen auf die vielen Arten, die auf Algen als Nahrung und Unterschlupf angewiesen sind.
Zusammengenommen tragen die Ergebnisse zu den zunehmenden Beweisen bei, dass die Versauerung der Ozeane eine erhebliche Bedrohung für die Grundalgen weltweit darstellen könnte. Es bedarf noch weiterer Forschung, um zu bestätigen, ob die darin entdeckten Mechanismen vorliegen Fucus vesiculosus schwächen auch andere Makroalgenarten, da Kohlenstoffemissionen weiterhin die Chemie der Ozeane verändern. Diese Studie unterstreicht jedoch die dringende Notwendigkeit, die CO2-Emissionen einzudämmen, um zur Erhaltung der Struktur beizutragen Funktionieren gefährdeter Küstenökosysteme.
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Kinnby, A., Cervin, G., Larsson, A., Edlund, U., Toth, G. und Pavia, H. (2023) „Die Ozeanversauerung verringert die Thallusfestigkeit einer nicht kalzifizierenden Grundalge." Current Biology, 33(18), S. 941-942. Verfügbar um: https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.056.
Cover Fucus vesiculosus. Bild: canva.
