Миллион тонн сахара на морском дне
Не первый раз в фокус нашего внимания попадает морская трава Posidonia oceanica. Во-первых, клональная колония этого растения у острова Ибица считается очень древним организмом, возрастом около 100 тыс. лет. Во-вторых, недавно о посидонии заговорили как о возможном помощнике в очистке океана от пластика. А в уходящем 2022-м году группа учёных из Германии, Швейцарии, Италии и США обнаружила, что под морскими лугами Posidonia oceanica залегает от 670 тыс. до 1,34 млн тонн сахара.
Как известно, растения эффективно поглощают углекислый газ. У наземных растений поглощение углекислоты связано с обитающей около их корней биотой и неплохо изучено: поглощённый углерод идёт на наращивание зелёной массы растения, а также в виде различных органических соединений, не в последнюю очередь сахаров, выделяется корнями в почву, где становится пищей почвенных бактерий. Эти корневые экссудаты поддерживают жизнедеятельность сложнейших пищевых сетей, в которые входят бактерии, грибы, различные амёбовые, нематоды, дождевые черви и т.п. А вот взаимодействие растений, укоренённых в морском дне, с их ризосферой пока изучено слабо. Можно было бы предположить, что на морском дне всё обстоит похожим образом — с поправкой на характерный для моря видовой состав биоценоза. Однако, как оказалось, нет.
Группа учёных, чьё исследование стало источником материала для опубликованной в мае этого года в журнале Nature Ecology & Evolution статьи, проанализировали состав поровой воды под донным лугом средиземноморской морской травы Posidonia oceanica и с удивлением обнаружили в ней очень высокое содержание сахаров, прежде всего — дисахарида, известного как сахароза. То есть собственно того самого сахара, который мы, как правило, кладём в чай и в кондитерские изделия. Сахароза в донных отложениях встречалась и раньше, так что её ожидали встретить и под зарослями посидонии. Но не в таком количестве: концентрация сахарозы в исследованной поровой воде превышала средние показатели по ранее исследованным морским отложениям в восемьдесят раз, а концентрацию сахара в пробах воды, взятых в открытом океане, — в 2000 раз!
И это был удивительный результат, парадокс, очень редко встречаемый исследователями микробной экологии. Потому что сахар — любимая еда огромного числа бактерий. Большинство микроорганизмов едят сахар, причём едят быстро, не позволяя ему особенно залёживаться в окружающей среде. До сих пор было известно не так уж много микробных сред со столь же высоким содержанием простых сахаров: фруктовые соки и нектары, биоплёнки на некоторых мхах, морские макроводоросли и ризосфера культивируемой в сельском хозяйстве сахарной свёклы. И вот теперь — отложения под зарослями океанической посидонии. Попутно, кстати, исследователи выяснили, что, во-первых, сахароза — основной компонент экссудата этой морской травы, а, во-вторых, в её ризодерме — внешнем клеточном слое корня — тоже полно сахара.
Чтобы исключить случайность, исследователи взяли 570 проб отложений — под самым центром донного луга посидонии, на его краях, неподалёку от него и вдали от него. Результат однозначен: чем ближе к центру луга, тем сахара больше, чем дальше от него — тем меньше. Помимо сахарозы в отложениях под лугом также обнаружены высокие концентрации глюкозы, трегалозы и сладкого сахароспирта маннита. Обнаруженные сахара составили до 40% всего растворённого органического углерода под участками дна, поросшими посидонией. Если слегка утрировать, то, на чём растут эти водоросли, на глубину до 30 сантиметров почти наполовину состоит из сахара. По прикидкам исследователей, если учесть, что заросли Posidonia oceanica занимают 300—600 тыс. кв. км прибрежных регионов океана, глобальные запасы сахарозы под ними можно оценить в 0,67—1,34 млн тонн. Плюс другие сахара. Это чуть меньше процента мирового производства сахара в год, но всё равно очень много.
Так куда же смотрят морские микробы? Это же сотни тысяч квадратных километров еды. А дело, оказывается, в том, что помимо сахара продуктами жизнедеятельности посидонии являются также высокоароматические соединения, мешающие микробам потреблять этот сахар в низкокислородных условиях донных отложений, в частности — цикориевую и кофейную кислоту. Выражаясь метафорически, для бактерий этот сахар не очень хорошо пахнет. Опыты однако показали, что в высококислородных условиях присутствие тех же фенольных соединений не мешает тому же бактериальному сообществу потреблять сахара. То есть, если бы или ароматических веществ поменьше, или кислорода побольше, бактерии бы, конечно, не позволили бы такому замечательному продукту образовывать целые залежи. Но — сложилось так, как сложилось.
Пока исследовав отложения только под зарослями посидонии океанической, учёные тем не менее предположили, что, с высокой вероятностью, аналогичные залежи сахаров могут обнаружиться и в отложениях, под участками с другими укоренёнными в морском дне растениями. Но этот вопрос, конечно, требует дополнительных исследований.
Будет ли иметь это открытие какие-то последствия для, грубо говоря, народного хозяйства, пока сказать сложно. Во всяком случае, мы теперь знаем, что прибрежные луга посидонии и отложения под ними играют существенную роль в сохранении углерода, а ещё — что в этих отложениях покоятся сотни тысяч, если не миллионы тонн сахара.
