Влияние закисления океана на морские фотосинтезирующие организмы при одновременном воздействии потепления, УФ-излучения и деоксигенации

Океаны поглощают более 1 млн тонн антропогенного CO2 в час, что приводит к увеличению содержания растворённого pCO2 и снижению pH морской воды в процессе, называемом закислением океана. Одновременно парниковое потепление поверхностных вод океана усиливает стратификацию и уменьшает глубину верхнего перемешанного слоя, подвергая обитающие в нём фотосинтезирующие организмы воздействию повышенных уровней видимого и УФ-излучения, а также снижая поступление питательных веществ. Кроме того, потепление океана и антропогенная эвтрофикация уменьшают концентрацию растворённого O2 в морской воде, способствуя распространению гипоксических зон. Все эти глобальные изменения взаимодействуют, влияя на морских первичных продуцентов. Такие взаимодействия были документированы, однако в значительно меньшей степени по сравнению с реакциями на каждый отдельный фактор. Совокупные эффекты могут быть синергическими, нейтральными или антагонистическими в зависимости от вида, затронутых физиологических процессов, а также экспериментальных условий. У большинства кальцифицирующих водорослей совокупное воздействие закисления, солнечного УФ-излучения и/или повышенной температуры явно снижает кальцификацию; у диатомовых водорослей повышенные концентрации CO2 и уровни освещённости взаимодействуют, усиливая рост при низкой, но подавляя его при высокой интенсивности солнечного света. У большинства фотосинтезирующих азотфиксаторов (диазотрофов) закисление, связанное с повышенной концентрацией CO2, может усиливать активность фиксации N2, однако взаимодействия с другими факторами среды, такими как доступность микроэлементов, могут нейтрализовать или даже обратить эти эффекты. Макроводоросли, как на ювенильной, так и на взрослой стадии, по-видимому, получают преимущества от повышенной концентрации CO2, демонстрируя более высокие темпы роста и устойчивость к снижению pH. Влияние деоксигенации на первичных продуцентов изучено недостаточно, хотя теоретически повышенные концентрации CO2 и пониженные концентрации O2 могут избирательно усиливать карбоксилирование по сравнению с оксигенацией, катализируемой Rubisco, и тем самым благоприятствовать автотрофам. В целом в большинстве исследований биологии глобальных изменений океана в лабораторных экспериментах использовались одиночные и/или двойные стрессоры. Это о...