25/08/2001

Океан – источник натуральных удобрений

Новые открытия свидетельствуют о том, что океанские глубины богаты организмами, которые производят ценные натуральные удобрения. Исследовательская группа Национального научного фонда, которую возглавил Jonathan Zehr, океанолог из Калифорнийского университета, открыла прежде неизвестный вид фотосинтетической бактерии, которая преобразует азот из атмосферной формы в ту, которую могут использовать другие организмы. Исследователи изложили свои открытия в журнале «Nature» от 9 августа. Jonathan Zehr подтверждает также существование в открытом океане множества других видов азотфиксирующих бактерий.

«Это открытие показывает, как мало мы знаем об организмах, участвующих в океанских биохимических процессах, – говорит Phil Taylor, руководитель океанографической программы Национального научного фонда (США). – Оно может оказать значительное влияние на наши представления о циклах азота и углерода в мировом океане, а также на построение моделей этих циклов».

Хотя содержание азота в атмосфере составляет почти 80%, большинство организмов могут использовать его только в том случае, если он связывается с другими элементами, образуя различные смеси, такие как аммиак или нитрат. Являясь составным компонентом белков, азот необходим для всех известных форм жизни.

Zehr и его коллеги описали азотфиксирующую бактерию, которую лабораторно вырастили в воде, взятой из Тихого океана. Похоже, что эти организмы принадлежат роду Synechocystis. Эта группа цианобактерий, известных еще как сине-зеленые водоросли, включает в себя морские и пресноводные виды. Представляется, что недавно открытые бактерии могут обитать на больших глубинах и живут гораздо дольше, чем другие морские цианобактерии, поглощающие океанский азот.

На земле азотфиксирующих бактерий тоже живут. Например, их можно обнаружить на корнях бобовых культур, таких как горох или бобы. В то время как в прибрежных водах было найдено большое количество азотфиксирующих цианобактерий, в открытом океане их встречали крайне редко.

«Из этого следует, что видов азотопоглощающих форм гораздо больше, чем мы себе представляли, – говорит Zehr. – Известны только один или два азотфиксирующих организма, обитающих в открытом океане. Предположительно, они не могут поглотить весь азот, имеющийся в океане». От количества поглощаемого в океане азота зависит глобальное потепление, так как азот стимулирует рост морских водорослей, которые, в свою очередь, поглощают из атмосферы углекислый газ.

За последние 12 лет Zehr открыл большое количество азотфиксирующих бактерий. Правда, эти открытия были сделаны в результате наблюдений не за самими организмами, а за фрагментами ДНК, в особенности геном, который наделяет белок способностью фиксировать азот.

Морской азотфиксирующий Synechocystis – первый из организмов, который группа ученых под руководством Zehr’а вырастила в лаборатории. Выяснилось, что длина этой бактерии в 100 раз больше, чем у обычных морских фотосинтетических бактерий. «Для нас, привыкших к другим размерам, они как баскетбольные мячи», – говорит Zehr.

Сравнительно большой размер этих цианобактерий, а также их обилие говорят о том, что они играют большую роль в океанской азотофиксации. «Потенциально биомасса этих бактерий равна биомассе двух известных океанских азотфиксаторов вместе взятых», – констатирует Zehr. Новая бактерия обитает на глубине от 100 до 200 метров (наиболее продуктивный из известных ранее азотфиксаторов живет на глубине 50 метров). В отличие от других азотфиксаторов, которые активны только в теплые периоды, новая бактерия проявляла активность и в феврале.

Версия для распечатки