Ископаемые микроскопические водоросли позволяют реконструировать экологические условия прошлого, такие как температура и количество осадков, давая более четкое представление о том, как менялся климат на протяжении веков.
В середине 2000-х годов, будучи ассистентом-исследователем в Индийском институте науки, Картик Баласубраманьян занимался мониторингом качества воды в крупнейших реках Южной Индии. В рамках этой работы он часто выезжал в различные районы Западных Гат — горной цепи вдоль западного побережья Индии, — чтобы собрать пробы воды.
«В некоторые месяцы, особенно зимой, я замечал, что все камни в реках покрыты коричневыми биопленками», — вспоминает Баласубраманьян. Движимый любопытством, он приносил эти камни в лабораторию, чтобы рассмотреть их под микроскопом. Он ожидал увидеть бактерии, но, к своему удивлению, обнаружил невероятно красивые, разноцветные и симметричные клетки. Позже он узнал, что это диатомовые водоросли — класс микроскопических водорослей с жесткими клеточными стенками из диоксида кремния.
Летопись в кремнии
Эти крошечные клетки в итоге определили его карьеру. «Я больше никогда не оглядывался назад», — говорит Баласубраманьян, ныне эколог по диатомовым водорослям в Исследовательском институте Агхаркара. С тех пор он и его команда изучали разнообразие и распределение диатомей по всей Индии, что позволило им описать почти сто новых видов этих микроорганизмов. За прошедшие годы они собрали более 5000 образцов, создав крупнейший в Южной Азии архив диатомовых водорослей.
Помимо изучения современных видов, Баласубраманьян использует эти микроорганизмы для понимания прошлого. Анализируя видовое разнообразие и численность диатомей в ископаемых остатках, исследователи могут реконструировать климатические условия прошлого, такие как температура и количество осадков. Это помогает им понять, как эти условия менялись на протяжении столетий.
Стеклянные архивы природы
Диатомовые водоросли — это одноклеточные организмы, которые встречаются практически в любой водной среде: в океанах, реках, озерах и даже в почве. Они играют важнейшую роль в глобальном цикле углерода, производя около 20–30% кислорода на планете посредством фотосинтеза. Однако для ученых-климатологов их главная ценность заключается в их «стеклянных» панцирях, известных как фрустулы.
Когда диатомеи погибают, их прочные кремниевые оболочки оседают на дно водоемов и сохраняются в осадочных породах в течение тысяч и даже миллионов лет. Поскольку разные виды диатомей процветают в строго определенных условиях окружающей среды — таких как температура воды, уровень солености, концентрация питательных веществ и pH — состав этих отложений в слоях осадков служит высокоточным «прокси-индикатором» состояния экосистемы в конкретный период времени.
Окно в прошлое
Баласубраманьян и его коллеги применили этот подход для оценки долгосрочных климатических закономерностей в Западных Гатах. Исследуя диатомовые водоросли, пыльцу и другие биомаркеры в озерных отложениях, они обнаружили, что интенсивность юго-западных муссонов в этом регионе начала расти почти 8000 лет назад.
Процесс такой реконструкции требует кропотливой работы. Исследователи извлекают длинные цилиндрические керны из донных отложений озер. Эти керны разделяют на слои, каждый из которых соответствует определенному периоду времени. Под микроскопом ученые идентифицируют и подсчитывают тысячи фрустул в каждом слое. Современные статистические методы позволяют сопоставить эти данные с текущими экологическими предпочтениями видов, создавая непрерывную временную шкалу климатических изменений.
Значение для современной науки
Изучение диатомовых водорослей имеет решающее значение для понимания современного климатического кризиса. Сравнивая естественные колебания климата, зафиксированные в «стеклянном архиве» диатомей, с резкими изменениями, наблюдаемыми в последние десятилетия, ученые могут более точно отделить природную изменчивость от влияния антропогенных факторов.
Кроме того, будучи основой многих водных пищевых цепей, диатомеи сами по себе являются индикаторами здоровья планеты. То, как они реагировали на периоды потепления или изменения уровня осадков в прошлом, дает биологам ключ к прогнозированию того, как современные экосистемы, включая рыболовство и запасы пресной воды, будут адаптироваться к будущим климатическим сдвигам.
Для Баласубраманьяна эти микроскопические организмы — не просто данные. Каждая симметричная фрустула, найденная в древнем иле, является свидетелем истории Земли, помогая человечеству понять масштаб происходящих сегодня перемен.
Источник: The Scientist / Diatoms Help Scientists Assess Climate Change Over Millennia
Комментарии: (0)