Морская трава -Seagrass

Морские травы
Временной диапазон:70–0  млн лет
Зостера Марина - Национальный музей природы и науки, Токио - DSC07663.JPG
Zostera marina - самый распространенный вид морских водорослей в Северном полушарии.
Научная классификация е
Царство: Растения
Клада : Трахеофиты
Клада : покрытосеменные
Клада : Однодольные
Заказ: Alismatales
R.Br. бывший Берхт. и Дж. Пресл
Семьи

См. таксономию

Морские травы — единственные цветковые растения , произрастающие в морской среде. Существует около 60 видов полностью морских водорослей, принадлежащих к четырем семействам ( Posidoniaceae , Zosteraceae , Hydrocharitaceae и Cymodoceaceae ), все из отряда Alismatales (в кладе однодольных ). Морские травы произошли от наземных растений , которые повторно заселили океан от 70 до 100 миллионов лет назад.

Название морской травы происходит от многих видов с длинными и узкими листьями , которые растут за счет удлинения корневища и часто распространяются по большим « лугам », напоминающим пастбища ; многие виды внешне напоминают наземные злаки семейства Poaceae .

Как и все автотрофные растения, морские травы фотосинтезируют в подводной фотической зоне , и большинство из них встречается на мелководье и защищенных прибрежных водах, закрепленных на песчаном или илистом дне. Большинство видов опыляются под водой и завершают свой жизненный цикл под водой. Хотя ранее считалось, что это опыление осуществлялось без опылителей и исключительно за счет дрейфа морских течений, было показано, что это неверно по крайней мере для одного вида, Thalassia testudinum , который реализует смешанную биотико-абиотическую стратегию. Ракообразные (такие как крабы, Majidae zoae , Thalassinidea zoea ) и личинки силлидного многощетинкового червя были обнаружены с пыльцевыми зернами, растения, производящие питательные муцигенные комки пыльцы, чтобы привлекать их и прилипать к ним вместо нектара, как это делают наземные цветы.

Морские травы образуют густые подводные луга из морских водорослей , которые являются одними из самых продуктивных экосистем в мире. Они функционируют как важные поглотители углерода и обеспечивают среду обитания и пищу для разнообразных морских обитателей , сравнимых с разнообразием коралловых рифов .

Обзор

Морские травы представляют собой парафилетическую группу морских покрытосеменных , которые эволюционировали параллельно три-четыре раза от наземных растений обратно в море. Следующие характеристики могут быть использованы для определения видов водорослей. Он живет в эстуарии или в морской среде , и больше нигде. Опыление происходит под водой специальной пыльцой . Семена, распространяемые как биотическими , так и абиотическими агентами , образуются под водой. Виды морских водорослей имеют специализированные листья с редуцированной кутикулой , эпидермис , в котором отсутствуют устьица и который является основной фотосинтезирующей тканью. Корневище или подземный стебель важны для закрепления . Корни могут жить в бескислородной среде и зависеть от транспорта кислорода из листьев и корневищ, но также играют важную роль в процессах переноса питательных веществ .

Морские травы оказывают глубокое влияние на физическую, химическую и биологическую среду прибрежных вод. Хотя морские травы обеспечивают неоценимые экосистемные услуги , выступая в качестве места размножения и нагула для различных организмов, и способствуют коммерческому рыболовству , многие аспекты их физиологии недостаточно изучены. Несколько исследований показали, что среда обитания морских водорослей сокращается во всем мире. Десять видов морских водорослей находятся под повышенным риском исчезновения (14% всех видов морских водорослей), а три вида находятся под угрозой исчезновения . Утрата водорослей и деградация биоразнообразия водорослей будут иметь серьезные последствия для морского биоразнообразия и населения, которое зависит от ресурсов и экосистемных услуг, предоставляемых водорослями.

Морские травы образуют важные прибрежные экосистемы. Всемирная угроза этим морским лугам, которые обеспечивают пищу и среду обитания для многих морских видов , вызывает необходимость защиты и понимания этих ценных ресурсов.

Эволюция

Эволюция морских водорослей
Демонстрирует продвижение морских водорослей на сушу, разнообразие наземных растений и последующее возвращение морских водорослей в море.

Около 140 миллионов лет назад морские травы произошли от ранних однодольных, которым удалось завоевать морскую среду. Однодольные — травянистые и травянистые цветковые растения (покрытосеменные), семена которых обычно содержат только один зародышевый лист или семядолю .

Наземные растения произошли примерно 450 миллионов лет назад от группы зеленых водорослей . Затем морские травы произошли от наземных растений, которые мигрировали обратно в океан. Примерно между 70 и 100 миллионами лет назад три независимые линии водорослей ( Hydrocharitaceae , комплекс Cymodoceaceae и Zosteraceae ) произошли от одной линии однодольных цветковых растений.

Другие растения, которые колонизировали море, такие как растения солончаков , мангровые заросли и морские водоросли , имеют более разнообразные эволюционные линии. Несмотря на низкое видовое разнообразие, водоросли успешно заселили континентальные шельфы всех континентов, кроме Антарктиды.

Недавнее секвенирование геномов Zostera marina и Zostera muelleri позволило лучше понять адаптацию покрытосеменных растений к морю. Во время эволюционного шага назад к океану некоторые гены были утрачены (например, устьичные гены) или редуцированы (например, гены, участвующие в синтезе терпеноидов ), а другие были восстановлены, например, гены, участвующие в сульфатировании .

Информация о геноме также показала, что адаптация к морской среде обитания была достигнута за счет радикальных изменений в составе клеточных стенок . Однако клеточные стенки морских водорослей изучены недостаточно. В дополнение к наследственным признакам наземных растений можно было бы ожидать процесс адаптации к новой среде, характеризующийся множеством абиотических (большое количество соли) и биотических (различные травоядные травоядные и бактериальная колонизация) стрессоров. Клеточные стенки морских водорослей кажутся сложными комбинациями признаков, известных как у покрытосеменных наземных растений, так и у морских макроводорослей, с новыми структурными элементами.

Таксономия

Сегодня морские травы представляют собой полифилетическую группу морских покрытосеменных, насчитывающую около 60 видов в пяти семействах ( Zosteraceae , Hydrocharitaceae , Posidoniaceae , Cymodoceaceae и Ruppiaceae ), которые принадлежат к порядку Alismatales в соответствии с системой филогенеза покрытосеменных растений IV. Род Ruppia , встречающийся в солоноватой воде, не всеми авторами считается «настоящей» водорослью, а некоторыми авторами был отнесен к Cymodoceaceae. Система APG IV и веб-страница списка растений не используют это семейное назначение.

Семья Изображение Роды Описание
Зостеровые Семейство Zosteraceae , также известное как семейство водорослей , включает два рода, содержащие 14 морских видов. Он встречается в умеренных и субтропических прибрежных водах, с наибольшим разнообразием в Корее и Японии.
Итого по видам:  
Tectura Palacea 3.jpg
Филлоспадикс
Зостера.jpg
Зостера
гидрохаритовые Семейство Hydrocharitaceae , также известное как ленточные травы , включает канадскую водоросль и лягушку. В семейство входят как пресноводные, так и морские водные организмы, хотя из шестнадцати признанных в настоящее время родов только три являются морскими. Они встречаются по всему миру в самых разных средах обитания, но в основном в тропиках.
Итого по видам:  
Энгалус acoroides01.jpg
Энгалус
Кровать Johnsons Seagrass.jpg
Галофила
Таласия гемприхии.jpg
Таласия
посидониевые Семейство Posidoniaceae содержит один род с двумя-девятью морскими видами, обитающими в морях Средиземного моря и вокруг южного побережья Австралии .
Всего видов: от 2 до 9  
Посидония океаническая (L).jpg
Посидония
Цимодовые Семейство Cymodoceaceae , также известное как ламантиново-травяные , включает только морские виды. Некоторые систематики не признают это семейство.
Итого по видам:  
Амфиболис Гриффити 34184967.jpg
Амфиболис
Саймодокеа.JPG
Цимодокея
Галодуле wrightii.jpg
Галодуле
Syringodium isoetifolium et Acropora sp..jpg
сирингодиум
Талассодендрон цилиатум.jpg
Талассодендрон
Всего видов:   

Сексуальная вербовка

Семена Posidonia oceanica
(A) Недавно выпущенные семена                 (B) Однонедельные семена
           внутри плода                                     
FP: околоплодник плода; NRS: недавно выпущенные семена; WS: 1-недельные семена; H: клейкие волосы; S: семя; R1: основной корень; Rh: корневище; Л: уходит
Стадии полового рекрутирования Posidonia oceanica
Распространение, прилипание и заселение .

В настоящее время популяциям морских водорослей угрожают различные антропогенные факторы стресса . Способность морских водорослей справляться с возмущениями окружающей среды в некоторой степени зависит от генетической изменчивости , которая достигается за счет полового набора . Формируя новых особей, морские травы увеличивают свое генетическое разнообразие и, следовательно, их способность колонизировать новые районы и адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Морские травы имеют противоположные стратегии колонизации . Некоторые водоросли образуют семенные банки из мелких семян с твердыми околоплодниками , которые могут оставаться в состоянии покоя в течение нескольких месяцев. Эти морские травы, как правило, недолговечны и могут быстро восстанавливаться после нарушений, поскольку не прорастают далеко от родительских лугов (например, виды Halophila , виды Halodule , виды Cymodocea , виды Zostera и виды Heterozostera . propagules Эта стратегия типична для долгоживущих водорослей, которые могут образовывать плавучие плоды с внутренними крупными не спящими семенами, таких как виды родов Posidonia sp., Enhalus sp. и Thalassia sp. Соответственно, семена долгоживущих водорослей имеют большая дисперсионная способность по сравнению с семенами короткоживущего типа, что позволяет видам развиваться вне неблагоприятных световых условий путем развития проростков родительских лугов.

Морская трава Posidonia oceanica (L.) Delile — один из старейших и крупнейших видов на Земле. Особь может образовывать луга шириной почти 15 км, возраст которых может составлять от сотен до тысяч лет. Луга P. oceanica играют важную роль в поддержании геоморфологии побережья Средиземного моря, что, среди прочего, делает эту морскую траву приоритетным местом сохранения. В настоящее время цветение и пополнение P. oceanica , по- видимому, происходит чаще, чем ожидалось в прошлом. Кроме того, у этой водоросли есть особые приспособления, повышающие ее выживаемость во время пополнения. Большое количество запасов питательных веществ, содержащихся в семенах этой морской травы, поддерживает рост побегов и корней даже до первого года развития проростков. В первые месяцы прорастания , когда развитие листьев вяло, семена P. oceanica проявляют фотосинтетическую активность, что увеличивает скорость их фотосинтеза и, таким образом, максимизирует успешность укоренения рассады. Сеянцы также демонстрируют высокую пластичность морфологии во время развития их корневой системы , образуя клейкие корневые волоски , которые помогают закрепиться на каменистых отложениях. Однако многие факторы полового рекрутирования P. oceanica остаются неизвестными, например, когда фотосинтез в семенах активен или как семена могут оставаться прикрепленными к субстрату и сохраняться на нем до тех пор, пока их корневая система полностью не разовьется.

Приливные и сублиторальные

Морфологические и фотоакклиматизационные реакции
литоральной и сублиторальной взморника Zostera marina 

Морские травы, встречающиеся в приливной и сублиторальной зонах, подвержены сильно изменчивым условиям окружающей среды из-за приливных изменений. Сублиторальные морские водоросли чаще подвергаются воздействию более низкой освещенности из-за множества природных и антропогенных воздействий, которые уменьшают проникновение света за счет увеличения плотности взвешенных непрозрачных материалов. Условия сублиторальной освещенности можно оценить с высокой точностью с помощью искусственного интеллекта, что позволяет более быстро смягчать последствия, чем это было доступно при использовании методов на месте . Морские водоросли в приливной зоне регулярно подвергаются воздействию воздуха и, следовательно, испытывают экстремально высокие и низкие температуры, высокое фотоингибирующее излучение и стресс от высыхания по сравнению с сублиторальными водорослями. Такие экстремальные температуры могут привести к значительному отмиранию морских водорослей, когда водоросли подвергаются воздействию воздуха во время отлива. Стресс от высыхания во время отлива считается основным фактором, ограничивающим распространение морских водорослей в верхней приливной зоне. Морские травы, обитающие в приливной зоне, обычно меньше, чем в сублиторальной зоне, чтобы свести к минимуму последствия возникающего стресса. Приливные водоросли также проявляют светозависимые реакции, такие как снижение эффективности фотосинтеза и усиление фотозащиты в периоды высокой освещенности и воздействия воздуха.

Напротив, морские травы в сублиторальной зоне адаптируются к условиям пониженной освещенности, вызванным ослаблением и рассеянием света из-за перекрывающего слоя воды и взвешенных частиц. Морские травы в глубокой сублиторальной зоне обычно имеют более длинные листья и более широкие листовые пластинки, чем водоросли в мелководной сублиторальной или литоральной зоне, что обеспечивает больший фотосинтез, что, в свою очередь, приводит к большему росту. Морские водоросли также реагируют на условия пониженного освещения, увеличивая содержание хлорофилла и уменьшая соотношение хлорофилла a/b, чтобы повысить эффективность поглощения света за счет эффективного использования большого количества длин волн. Поскольку морские травы в приливной и сублиторальной зонах находятся в совершенно разных условиях освещения, они проявляют совершенно разные фотоакклиматизационные реакции, чтобы максимизировать фотосинтетическую активность и фотозащиту от избыточного освещения.

Морские травы ассимилируют большое количество неорганического углерода для достижения высокого уровня производства. Морские макрофиты , в том числе водоросли, используют как CO 2 , так и HCO.
3
( бикарбонат ) для фотосинтетического восстановления углерода. Несмотря на воздействие воздуха во время отлива, морские водоросли в приливной зоне могут продолжать фотосинтез с использованием CO 2 в воздухе. Таким образом, состав неорганических источников углерода для фотосинтеза морских водорослей, вероятно, различается между литоральными и сублиторальными растениями. Поскольку соотношение стабильных изотопов углерода в тканях растений изменяется в зависимости от неорганических источников углерода для фотосинтеза, морские травы в приливной и сублиторальной зонах могут иметь разные диапазоны соотношения стабильных изотопов углерода.

Луга с водорослями

Кровать из морских водорослей с несколькими морскими ехиднами
Кровать из морских водорослей с густой черепаховой травой ( Thalassia testudinum ) и неполовозрелой маткой-раковиной ( Eustrombus gigas )

Заросли морских водорослей /луга могут быть как моновидовыми (состоящие из одного вида), так и в смешанных зарослях. В районах с умеренным климатом обычно доминируют один или несколько видов (например, морская трава Zostera marina в Северной Атлантике), тогда как тропические слои обычно более разнообразны: на Филиппинах зарегистрировано до тринадцати видов .

Заросли морских водорослей представляют собой разнообразные и продуктивные экосистемы , в которых могут обитать сотни ассоциированных видов из всех типов , например молодь и взрослые рыбы , эпифитные и свободноживущие макроводоросли и микроводоросли , моллюски , щетинистые черви и нематоды . Первоначально считалось, что немногие виды питаются непосредственно листьями морских водорослей (отчасти из-за их низкого содержания питательных веществ), но научные обзоры и улучшенные методы работы показали, что травоядные морские водоросли являются важным звеном в пищевой цепи, питая сотни видов, включая зеленых черепах . , дюгони , ламантины , рыбы , гуси , лебеди , морские ежи и крабы . Некоторые виды рыб, которые посещают морские водоросли и питаются ими, выращивают своих детенышей в соседних мангровых зарослях или коралловых рифах .

Морские водоросли улавливают отложения и замедляют движение воды, в результате чего взвешенные отложения оседают. Улавливание отложений приносит пользу кораллам , уменьшая нагрузку отложений, улучшая фотосинтез как кораллов, так и водорослей.

Хотя морские водоросли часто упускают из виду, они обеспечивают ряд экосистемных услуг . Морские водоросли считаются инженерами экосистем . Это означает, что растения изменяют экосистему вокруг себя. Это приспособление происходит как в физической, так и в химической формах. Многие виды морских водорослей образуют разветвленную подземную сеть корней и корневищ , которая стабилизирует отложения и уменьшает береговую эрозию . Эта система также способствует насыщению отложений кислородом, создавая благоприятную среду для обитающих в отложениях организмов . Морские водоросли также улучшают качество воды , стабилизируя тяжелые металлы, загрязняющие вещества и избыточные питательные вещества. Длинные стебли морских водорослей замедляют движение воды, что снижает энергию волн и обеспечивает дополнительную защиту от береговой эрозии и штормовых нагонов . Кроме того, поскольку водоросли являются подводными растениями, они производят значительное количество кислорода, который насыщает кислородом толщу воды. На эти луга приходится более 10% общего запаса углерода в океане. На гектар она содержит в два раза больше углекислого газа, чем тропические леса, и может поглощать около 27,4 млн тонн CO 2 ежегодно.

Луга с водорослями служат пищей для многих морских травоядных. Морские черепахи, ламантины, рыбы-попугаи, рыбы-хирурги, морские ежи и булавки питаются водорослями. Многие другие более мелкие животные питаются эпифитами и беспозвоночными, которые живут на стеблях морских водорослей и среди них. Луга с водорослями также обеспечивают физическую среду обитания в районах, которые в противном случае были бы лишены какой-либо растительности. Из-за этой трехмерной структуры в толще воды многие виды занимают места обитания морских водорослей в качестве укрытия и кормления. Подсчитано, что 17 видов коралловых рифовых рыб проводят всю свою ювенильную стадию жизни исключительно на отмелях водорослей. Эти места обитания также служат рассадниками для коммерчески и рекреационно ценных промысловых видов, в том числе групера ( Mycteroperca microlepis ), красного барабана, обыкновенного снука и многих других. Некоторые виды рыб используют луга водорослей и различные стадии жизненного цикла. В недавней публикации д-р Росс Боучек и его коллеги обнаружили, что две пользующиеся большим спросом плоские рыбы, обыкновенный снук и пятнистая морская форель , обеспечивают необходимую среду обитания для кормления во время размножения. Половое размножение чрезвычайно затратно с точки зрения энергии, если оно осуществляется с накопленной энергией; поэтому им требуются луга из водорослей в непосредственной близости для полного размножения. Кроме того, многие коммерчески важные беспозвоночные также обитают в местах обитания морских водорослей, включая заливных гребешков ( Argopecten irradians ), мечехвостов и креветок . Также можно увидеть харизматичную фауну, посещающую места обитания морских водорослей. К таким видам относятся западно-индийские ламантины , зеленые морские черепахи и различные виды акул. Большое разнообразие морских организмов, которые можно найти в местах обитания морских водорослей, делает их привлекательными для туристов и важным источником дохода для многих прибрежных экономик Мексиканского залива и Карибского бассейна.

Микробиом морских водорослей

Процессы внутри холобионта водорослей
Важнейшие взаимосвязанные процессы в холобионте морских водорослей связаны с процессами круговоротов углерода, азота и серы. Фотосинтетически активное излучение (ФАР) определяет фотосинтетическую активность растения морской травы, которая определяет, сколько двуокиси углерода фиксируется, сколько растворенного органического углерода (РОУ) выделяется из листьев и корневой системы и сколько кислорода транспортируется в ризосферу . Транспорт кислорода в ризосферу изменяет окислительно -восстановительные условия в ризосфере, отличая ее от окружающих отложений, обычно бескислородных и сульфидных .

Голобионт морской травы

Концепция холобионта , которая подчеркивает важность и взаимодействие микробного хозяина с ассоциированными микроорганизмами и вирусами и описывает их функционирование как единой биологической единицы, исследовалась и обсуждалась для многих модельных систем, хотя существует существенная критика концепции, которая определяет разнообразные симбиозы микробов-хозяев как единую биологическую единицу. Концепции холобионта и хологенома эволюционировали со времени первоначального определения, и нет сомнений в том, что симбиотические микроорганизмы играют ключевую роль в биологии и экологии хозяина, обеспечивая витамины, энергию и неорганические или органические питательные вещества, участвуя в защитных механизмах или управляя эволюция хозяина. Хотя большая часть работ по взаимодействию хозяин-микроб была сосредоточена на системах животных, таких как кораллы, губки или люди, существует значительный объем литературы по растительным холобионтам . Связанные с растениями микробные сообщества влияют на оба ключевых компонента приспособленности растений, рост и выживание, и формируются доступностью питательных веществ и механизмами защиты растений. Было описано несколько мест обитания, в которых обитают микробы, связанные с растениями, включая ризоплан (поверхность корневой ткани), ризосферу (периферия корней), эндосферу (внутри растительной ткани) и филлосферу (общая надземная поверхность). площадь поверхности) . Микробное сообщество в ризосфере P. oceanica демонстрирует такую ​​же сложность, как и наземные среды обитания, которые содержат тысячи таксонов на грамм почвы. Напротив, в химическом составе ризосферы P. oceanica преобладало присутствие сахаров, таких как сахароза и фенолы.

Клеточные стенки

Структуры сульфатированных галактанов морских организмов
Сульфатированные полисахаридные структуры слева направо: красные водоросли: Botryocladia occidentalis , водоросли: Ruppia maritima , морской еж: Echinometra lucunter , оболочник: Styela plicata

Клеточные стенки морских водорослей содержат те же полисахариды , что и покрытосеменные наземные растения, такие как целлюлоза . Однако для клеточных стенок некоторых морских водорослей характерны сульфатированные полисахариды, что является общим признаком макроводорослей из групп красных , бурых , а также зеленых водорослей . В 2005 г. было высказано предположение, что способность синтезировать сульфатированные полисахариды была восстановлена ​​морскими покрытосеменными. Другой уникальной особенностью клеточных стенок морских водорослей является наличие необычных пектиновых полисахаридов, называемых апиогалактуронами .

Помимо полисахаридов важными компонентами клеточных стенок наземных растений являются гликопротеины семейства гликопротеинов, богатых гидроксипролином . Высокогликозилированные арабиногалактановые белки представляют интерес из-за их участия как в архитектуре стенок, так и в клеточных регуляторных процессах. Арабиногалактановые белки широко распространены в семенах наземных растений, а также обнаружены в папоротниках , ликофитах и ​​мхах . Они структурно характеризуются крупными полисахаридными фрагментами , состоящими из арабиногалактанов (обычно более 90% молекулы), которые ковалентно связаны через гидроксипролин с относительно небольшими белковыми/пептидными остовами (обычно менее 10% молекулы). Различные модификации гликанов были идентифицированы у разных видов и тканей, и было высказано предположение, что они влияют на физические свойства и функции. В 2020 году AGP впервые были выделены и структурно охарактеризованы из водорослей. Хотя общая основная структура арабиногалактановых белков наземных растений сохраняется, гликановые структуры демонстрируют уникальные особенности, указывающие на роль арабиногалактановых белков морских водорослей в осморегуляции .

Другими компонентами вторичных стенок растений являются сшитые фенольные полимеры, называемые лигнином , которые отвечают за механическое укрепление стенки. В морских водорослях этот полимер также был обнаружен, но часто в меньших количествах по сравнению с покрытосеменными наземными растениями. Таким образом, клеточные стенки морских водорослей, по-видимому, содержат комбинации признаков, известных как у покрытосеменных наземных растений, так и у морских макроводорослей, вместе с новыми структурными элементами. Высушенные листья морских водорослей могут быть полезны для изготовления бумаги или в качестве изоляционных материалов, поэтому знание состава клеточных стенок имеет определенное технологическое значение.

Угрозы и сохранение

Несмотря на то, что они покрывают лишь 0,1–0,2% поверхности океана, морские водоросли образуют критически важные экосистемы. Как и многие другие регионы океана, водоросли столкнулись с ускоряющимся глобальным сокращением. С конца 19 века было потеряно более 20% мировой площади морских водорослей, при этом потеря зарослей морских водорослей происходит со скоростью 1,5% каждый год. Из 72 мировых видов морских водорослей примерно четверть (15 видов) могут считаться находящимися под угрозой или близкими к угрожаемому статусу в Красном списке видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП. Угрозы включают сочетание природных факторов, таких как ураганы и болезни, и антропогенного происхождения, включая разрушение среды обитания, загрязнение и изменение климата.

Безусловно, наиболее распространенной угрозой для водорослей является деятельность человека. До 67 видов (93%) морских трав пострадали от деятельности человека в прибрежных районах. Такие виды деятельности, как освоение прибрежных земель, катание на моторных лодках и методы рыболовства, такие как траление , либо физически уничтожают заросли водорослей, либо повышают мутность воды, вызывая отмирание водорослей. Поскольку морские водоросли предъявляют одни из самых высоких требований к свету среди покрытосеменных растений, на них сильно влияют условия окружающей среды, которые изменяют прозрачность воды и блокируют свет.

На морские водоросли также негативно влияет изменение глобальных климатических условий. Участившиеся погодные явления, повышение уровня моря и более высокие температуры в результате глобального потепления — все это может привести к массовой потере морских водорослей. Дополнительную угрозу зарослям морских водорослей представляет интродукция неместных видов. Для зарослей морских водорослей во всем мире установлено не менее 28 неместных видов. Было задокументировано, что из этих инвазивных видов большинство (64%) оказывают негативное воздействие на экосистему.

Другой важной причиной исчезновения морских водорослей является прибрежная эвтрофикация . Быстро увеличивающаяся плотность населения вдоль береговой линии привела к высокой нагрузке биогенными веществами в прибрежных водах из-за сточных вод и других воздействий развития. Увеличение нагрузки питательными веществами создает ускоряющийся каскад прямых и косвенных эффектов, которые приводят к сокращению численности водорослей. В то время как некоторое воздействие высоких концентраций питательных веществ, особенно азота и фосфора , может привести к увеличению продуктивности морских водорослей, высокие уровни питательных веществ могут также стимулировать быстрый рост макроводорослей и эпифитов на мелководье и фитопланктона на большей глубине. В ответ на высокий уровень питательных веществ макроводоросли образуют плотные навесы на поверхности воды, ограничивая доступ света к донным водорослям. Цветение водорослей , вызванное эвтрофикацией, также приводит к гипоксии , к которой водоросли также очень восприимчивы. Поскольку прибрежные отложения, как правило , бескислородны , морские водоросли должны снабжать кислородом свои подземные корни либо посредством фотосинтеза , либо путем диффузии кислорода в толще воды. Когда вода, окружающая водоросли, становится гипоксичной, то же происходит и с тканями водорослей. Гипоксические условия негативно влияют на рост и выживание морских водорослей, поскольку морские водоросли, подвергшиеся воздействию гипоксических условий, показали снижение скорости фотосинтеза, усиление дыхания и меньший рост. Гипоксические условия могут в конечном итоге привести к гибели морских водорослей, что создает цикл положительной обратной связи , когда разложение органического вещества еще больше снижает количество кислорода, присутствующего в толще воды.

В Средиземном море изучались возможные траектории популяции морских водорослей . Эти исследования показывают, что присутствие водорослей зависит от физических факторов, таких как температура, соленость, глубина и мутность, а также от природных явлений, таких как изменение климата и антропогенное воздействие. Хотя есть исключения, регрессия была общей тенденцией во многих районах Средиземного моря. По оценкам, вдоль южного побережья Лацио произошло сокращение на 27,7% , в бассейне Северного Средиземноморья - на 18-38%, на побережьях Лигурии - на 19-30% с 1960-х годов и на 23% - во Франции за последние 50 лет. В Испании основной причиной регрессии была деятельность человека, такая как незаконный траловый промысел и аквакультура . Было обнаружено, что районы со средним и сильным антропогенным воздействием пострадали более сильно. В целом было высказано предположение, что 29% известных площадных популяций морских водорослей исчезли с 1879 года. Сокращение этих площадей предполагает, что, если потепление в Средиземноморском бассейне продолжится, это может привести к функциональному исчезновению Posidonia oceanica в Средиземноморье к 2050 году. Ученые предположили, что выявленные ими тенденции являются частью широкомасштабной мировой тенденции.

Усилия по сохранению необходимы для выживания видов водорослей. Несмотря на то, что существует множество проблем, связанных с сохранением морских водорослей, есть несколько основных, которые можно решить. Осведомленность общества о том, что такое водоросли и их важность для благополучия человека, невероятно важна. По мере того, как большинство людей становятся все более урбанизированными, они все более оторваны от мира природы. Это допускает неправильные представления и непонимание экологии морских водорослей и ее важности. Кроме того, получение и хранение информации о статусе и состоянии популяций морских водорослей является сложной задачей. При наличии множества популяций по всему миру трудно нанести на карту текущие популяции. Еще одна проблема, с которой приходится сталкиваться при сохранении морских водорослей, — это способность выявлять угрожающие виды деятельности в местном масштабе. Кроме того, в постоянно растущем человеческом населении необходимо сбалансировать потребности людей, а также сбалансировать потребности планеты. Наконец, сложно проводить научные исследования в поддержку сохранения морских водорослей. Ограниченные усилия и ресурсы посвящены изучению водорослей. Это наблюдается в таких регионах, как Индия и Китай , где практически нет планов по сохранению популяций морских водорослей. Однако сохранение и восстановление морских водорослей может способствовать достижению 16 из 17 Целей ООН в области устойчивого развития .

В исследовании сохранения морских водорослей в Китае ученые сделали несколько предложений о том, как лучше сохранить морские водоросли. Они предложили включить заросли водорослей в китайскую повестку дня по сохранению, как это делается в других странах. Они призвали китайское правительство запретить мелиорацию земель вблизи или в зарослях морских водорослей, сократить количество и размер культурных прудов, контролировать аквакультуру на плотах и ​​улучшить качество донных отложений, создать запасы морских водорослей, повысить осведомленность рыбаков о зарослях морских водорослей. и политиков, а также провести восстановление морских водорослей. Аналогичные предложения были сделаны в Индии, где ученые предположили, что участие общественности важно. Кроме того, ученые, общественность и государственные чиновники должны работать в тандеме, чтобы интегрировать традиционные экологические знания и социокультурные практики для разработки природоохранной политики.

Всемирный день водорослей — это ежегодное мероприятие, которое проводится 1 марта с целью повышения осведомленности о водорослях и их важных функциях в морской экосистеме.

Смотрите также

использованная литература

Дополнительные ссылки

  • ден Хартог, К. 1970. Морские травы мира . Верхандл. der Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Afd. Натууркунде , № 59(1).
  • Дуарте, Карлос М. и Карина Л. Чискано «Биомасса и продукция морских водорослей: переоценка» Водная ботаника, том 65, выпуски 1–4, ноябрь 1999 г., страницы 159–174.
  • Грин, EP и шорт, FT (ред.). 2003. Атлас морских водорослей мира . Калифорнийский университет Press, Беркли, Калифорния. 298 стр.
  • Хемминга, М.А. и Дуарте, К. 2000. Экология водорослей . Издательство Кембриджского университета, Кембридж. 298 стр.
  • Хогарт, Питер Биология мангровых зарослей и морских трав (Oxford University Press, 2007)
  • Ларкум, Энтони В.Д., Роберт Дж. Орт и Карлос М. Дуарте (редакторы) Морские травы: биология, экология и сохранение (Springer, 2006 г.)
  • Орт, Роберт Дж. и др. «Глобальный кризис экосистем водорослей» BioScience, декабрь 2006 г. / Vol. 56 № 12, страницы 987–996.
  • Шорт, FT и Коулз, RG (ред.). 2001. Глобальные методы исследования водорослей . Elsevier Science, Амстердам. 473 стр.
  • AWD Larkum, RJ Orth и CM Duarte (редакторы). Биология морских водорослей: трактат. CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, в печати.
  • А. Шварц; М. Моррисон; И. Хоуз; Дж. Холлидей. 2006. Физические и биологические характеристики редкой морской среды обитания: сублиторальные заросли морских водорослей на прибрежных островах. Наука для сохранения 269. 39 стр. [1]
  • Уэйкотт, М., МакМахон, К., и Лавери, П. 2014, Путеводитель по южным водорослям умеренного пояса, CSIRO Publishing, Мельбурн.

внешние ссылки