„Krew lodowca” może być kluczem do zrozumienia wpływu zmian klimatycznych

Na szczycie francuskich Alp, tysiące metrów nad poziomem morza, zwykle biały śnieg wydaje się czasami być “poplamiony” plamami czegoś, co wydaje się być ciemnoczerwoną krwią a niektóre z tych plam rozciągają się na ponad kilometr.

Ale nie, nie są to miejsca brutalnych masakr na szczytach gór – upiorne czerwone plamy, znane jako „krew lodowca [ang.glacier blood]”, w rzeczywistości są mikroglonami żyjącymi w śniegu, a naukowcy niedawno wyruszyli w Alpy, aby zbadać te tajemnicze organizmy.

Wyprawa jest częścią projektu AlpAlga, mającego na celu badanie mikroglonów żyjących w górach na wysokości od 1000 do 3000 metrów nad poziomem morza. Podobnie jak mikroalgi zamieszkujące oceany, jeziora i rzeki, mikroalgi przenoszone przez śnieg pomagają tworzyć podstawę sieci pokarmowej górskiego ekosystemu i prawdopodobnie reagują w podobny sposób na zanieczyszczenia i zmiany klimatu, powiedział Eric Maréchal, koordynator AlpAlga i dyrektor Laboratory of Cellular and Plant Physiology, placówki badawczej w Grenoble we Francji.

„Społeczeństwo jest dobrze poinformowane o obecności glonów w oceanach”, ale jest mniej świadome pokrewnych mikroorganizmów żyjących w glebie na szczytach gór i w śniegu, powiedział Maréchal. Kiedy zespół wędruje po górach we francuskich Alpach, wędruje przez środowisko tętniące mikroskopijnym życiem, „tak jak w oceanie, ale życie jest w śniegu”.

Ogólnie rzecz biorąc, komórki mikroglonów mierzą zaledwie kilka tysięcznych milimetra i mogą istnieć jako izolowane organizmy jednokomórkowe lub kolonie. „Wytwarzają cukry poprzez fotosyntezę, a „cały ekosystem zjada je, bezpośrednio i pośrednio”, niezależnie od tego, czy glony rosną w oceanie, czy w śniegu w górach, powiedział Maréchal.

Glony, które zmieniają kolor na czerwony, są technicznie zielonymi glonami, ponieważ należą do gromady Chlorophyta i zawierają specyficzną formę chlorofilu, zielonego pigmentu, który umożliwia fotosyntezę. Jednak oprócz chlorofilu glony te zawierają również karotenoidy, te same pomarańczowe i czerwone pigmenty, które występują w warzywach, takich jak marchew. Karotenoidy działają jak przeciwutleniacze i prawdopodobnie chronią glony przed szkodliwym działaniem intensywnego światła i promieniowania ultrafioletowego na dużych wysokościach, powiedział Maréchal.

Podczas kwitnienia glonów, gdy duża ilość glonów rośnie bardzo szybko, otaczający śnieg może wydawać się czerwony lub pomarańczowy – stąd makabrycznie wyglądająca “krew lodowca”.

Maréchal ostatni raz widział krew lodowca przed pandemią COVID-19, wiosną 2019 r. i wspomina, jak przemierzał wiele kilometrów czerwonego śniegu. „Wszędzie, gdzie spojrzałem, było czerwone” – powiedział. Pomimo tego, że krew lodowcowa jest dobrze znanym zjawiskiem, naukowcy niewiele wiedzą o biologii glonów ani o tym, jak zmiana klimatu może wpłynąć na tę podstawową cechę ekosystemów górskich.

Maréchal powiedział, że tak jak bogate w składniki odżywcze zanieczyszczenia napędzają zakwity glonów w oceanie, składniki odżywcze dostarczane na szczyt góry w opadach i wietrze mogą teoretycznie napędzać zakwity glonów w Alpach. A rosnący poziom dwutlenku węgla w atmosferze może teoretycznie również pobudzić wzrost glonów, powiedział. Chociaż jest to “dobre” dla glonów, zmiany te mogą wywołać szkodliwy efekt kuli śnieżnej w otaczającym ekosystemie.

Na przykład badania sugerują, że czerwonawy śnieg odbija światło mniej skutecznie niż biały śnieg i dlatego szybciej się topi, jak wynika z raportu z 2016 roku opublikowanego w czasopiśmie Nature. Nie jest jasne, czy, podobnie jak w przypadku zakwitów glonów w oceanach, zmiany klimatu i zanieczyszczenia spowodują częstsze pojawianie się czerwonego śniegu, potencjalnie ze szkodą dla innych organizmów w środowisku, powiedział Maréchal.

W tym momencie „myślimy, że glony są prawdopodobnie markerami zmiany klimatu”, ponieważ wzrost organizmów odzwierciedla rosnący poziom dwutlenku węgla i związane z tym zmiany w środowisku, powiedział Maréchal. Chociaż anegdotycznie ma to sens, nie ma jeszcze wystarczających danych, aby faktycznie śledzić, jak glony zmieniają się w czasie. „Ludzie, którzy znają góry, mówią: „Och, widzimy coraz więcej czerwone śniegu”. Ale tak naprawdę nie badaliśmy tego” – powiedział. Dlatego Maréchal i jego zespół postanowili wypełnić te “naukową lukę”.

W swoim najnowszym badaniu, opublikowanym w poniedziałek (7 czerwca) w czasopiśmie Frontiers in Plant Science, zespół zbadał występowanie gatunków mikroglonów w pięciu różnych miejscach we francuskich Alpach, obejmujących wysokości od 1250 do 2940 metrów nad poziomem morza. Pobrali próbki gleby z miejsc późnym latem 2016 r., po tym, jak sezonowe śniegi stopiły się. Kilku członków zespołu specjalizowało się w ekstrakcji DNA ze środowiska, co pozwoliło grupie odkryć materiał genetyczny martwych lub uszkodzonych komórek glonów, które wcześniej żyły w każdym obszarze.

„Ci ludzie są jak policja naukowa; mogą śledzić obecność organizmów za pomocą DNA, które organizm pozostawia” – powiedział Maréchal. Zespół zbadał DNA glonów ze swoich próbek, ujawniając, które gatunki glonów rosły gdzie; badania wskazywały również na preferowane przez dany gatunek warunki środowiskowe.

Na przykład glony z rodzaju Sanguina, znane z powodowania czerwonego śniegu, pojawiły się dopiero na wysokości 2000 m n.p.m. i wyżej; tymczasem glony z rodzaju Desmococcus i Symbiochloris pojawiały się tylko na niskich wysokościach poniżej 1500 metrów. „Spodziewaliśmy się “czegoś”, ale nie tak spektakularnego podziału na strefy gatunków”, przy czym wiele gatunków ogranicza się wyłącznie do wysokich lub niskich wysokości, powiedział Maréchal.

Badanie to służy jako punkt wyjścia dla projektu AlpAlga, ponieważ zespół próbuje odpowiedzieć na wiele pozostałych pytań dotyczących krwi lodowca. Nadal nie wiemy, jakie warunki środowiskowe wywołują zakwity glonów; jak sezonowe pojawianie się i zanikanie śniegu wpływa na cykl życiowy glonów; lub jak zakwity wpływają na topnienie śniegu i cofanie się lodowców na dużą skalę, zauważył Maréchal.

W ramach nadchodzącej ekspedycji, która odbędzie się w tym miesiącu, zespół planuje założyć długoterminowe stanowisko badawcze, w którym naukowcy będą mogli śledzić zakwity glonów w zmieniających się porach roku. Przeanalizują gradienty między białym i czerwonym śniegiem, aby zobaczyć, jakie warunki powodują zakwity, i pobiorą próbki komórek glonów do hodowli w swoich laboratoriach. Te kierunki badań powinny nie tylko rozwikłać tajemnice krwi lodowca, ale także dać wgląd w to, jak ekosystem Alp może się zmienić wraz z ociepleniem klimatu, powiedział Maréchal.

Maréchal powiedział, że topniejące lodowce w regionach polarnych często trafiają na pierwsze strony gazet, częściowo dlatego, że ich wpływ na wzrost poziomu mórz był szeroko dyskutowany. Ale zmiany klimatyczne mają również ogromny wpływ na lodowce bez dostępu do morza w regionach górskich, gdzie woda lodowcowa służy jako zbiornik dla systemów rzecznych. Tak więc na dłuższą metę skutki zmian klimatu będą odczuwalne w regionach górskich, „nawet jeśli jesteś daleko od brzegu morza”.

Źródło: Nicoletta Lanese

 AlpAlga project

The biogeography of red snow microbiomes and their role in melting arctic glaciers

Altitudinal Zonation of Green Algae Biodiversity in the French Alps

Zdjęcie: Jean-Gabriel VALAY/JARDIN DU LAUTARET/UGA/CNRS

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x