Η Σούπερ Τροφή Σολομού που Δεν Έχετε Ακούσει Ποτέ
Μια κρυφή συμμαχία μεταξύ φυκιών και βακτηρίων στον ποταμό Eel τροφοδοτεί τα οικοσυστήματα, υποστηρίζει τους σολομούς και μπορεί να εμπνεύσει μελλοντικές καθαρές τεχνολογίες.
Στη βόρεια Καλιφόρνια, οι σολομοί αντιπροσωπεύουν πολύ περισσότερα από μια πηγή τροφής. Είναι κεντρικοί στις παραδόσεις των φυλών, ζωτικής σημασίας για τον τουρισμό και λειτουργούν ως δείκτες της υγείας των ποταμών. Εργαζόμενοι κατά μήκος του ποταμού Eel, ερευνητές από το NAU και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ αναφέρουν την ανακάλυψη ενός μικροσκοπικού κινητήρα θρεπτικών ουσιών που υποστηρίζει την υγεία του ποταμού και βοηθά τους σολομούς να ευδοκιμήσουν.
Το νέο τους άρθρο στην Proceedings of the National Academy of Sciences εξηγεί πώς τα φύκια και τα βακτήρια συνεργάζονται για να παρέχουν μια καθαρή πηγή αζώτου. Οι σύμμαχοι μετατρέπουν το άζωτο από τον αέρα σε τροφή που υποστηρίζει το οικοσύστημα του ποταμού, αποφεύγοντας την ανάγκη για λιπάσματα και τη ρύπανση που μπορεί να δημιουργήσουν. Αυτή η κρυφή πηγή θρεπτικών ουσιών αυξάνει τους πληθυσμούς υδρόβιων εντόμων που εξαρτώνται οι νεαροί σολομοί για την ανάπτυξη και την επιβίωσή τους.
Στο κέντρο της ανακάλυψης βρίσκεται ένας διάτομος που ονομάζεται Epithemia, ένα μονοκύτταρο υδρόβιο φυτό που περιβάλλεται από ένα γυάλινο περίβλημα. Αν και είναι μικρότερος από έναν κόκκο επιτραπέζιου αλατιού και περίπου στο πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας, η Epithemia παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της παραγωγικότητας των ποταμών.
Κάθε διάτομος περιέχει βακτηριακούς συνεργάτες γνωστούς ως διαζαοπλάστες, οι οποίοι είναι μικροσκοπικοί θάλαμοι αζώτου που μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε τροφή για τα φυτά. Η Epithemia συλλαμβάνει το ηλιακό φως για να παράγει ζάχαρη, και ο διαζαοπλάστης χρησιμοποιεί αυτή τη ζάχαρη για να πραγματοποιήσει τη διαδικασία της αζωτοποίησης. Σε αντάλλαγμα, ο διαζαοπλάστης παρέχει άζωτο που επιτρέπει στον διάτομο να συνεχίσει τη φωτοσύνθεση.
“Αυτή είναι η έκδοση της φύσης ενός καθαρού αγωγού θρεπτικών ουσιών, από το ηλιακό φως μέχρι τα ψάρια, χωρίς τη ρύπανση που δημιουργεί επιβλαβείς ανθισμένες άλγες,” δήλωσε η Jane Marks, καθηγήτρια βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Αριζόνα και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Μια Εποχιακή Άνοδος της Παραγωγικότητας
Μέχρι το τέλος του καλοκαιριού, δήλωσε η Marks, οι κλωστές του πράσινου φυκιού Cladophora είναι καλυμμένες με σκουροκόκκινη Epithemia κατά μήκος του ποταμού Eel. Σε αυτό το στάδιο, τα ζεύγη φυκιών–βακτηρίων προμηθεύουν έως και το 90% του νέου αζώτου που εισέρχεται στο τροφικό δίκτυο του ποταμού, δίνοντας στους φυτοφάγους έντομα την ενέργεια που χρειάζονται και τροφοδοτώντας τους σολομούς από το κάτω μέρος προς τα πάνω.
“Οι υγιείς ποταμοί δεν συμβαίνουν τυχαία – διατηρούνται από οικολογικές αλληλεπιδράσεις, όπως αυτή η συνεργασία,” είπε η Mary Power, συν-συγγραφέας της μελέτης και διευθύντρια του Angelo Coast Range Reserve του UC Berkeley, όπου πραγματοποιήθηκε η πεδία μελέτη. “Όταν οι ντόπιες είδη ευδοκιμούν σε υγιή τροφικά δίκτυα, οι ποταμοί προσφέρουν καθαρό νερό, άγρια ζωή και βασική στήριξη για αλιεία και εξωτερικές κοινότητες.”
Χρησιμοποιώντας προηγμένη απεικόνιση, η ερευνητική ομάδα παρακολούθησε τους συνεργάτες να ανταλλάσσουν τα απαραίτητα της ζωής σε έναν τέλειο κύκλο: Ο διάτομος χρησιμοποίησε ηλιακό φως και διοξείδιο του άνθρακα για να παράγει ζάχαρη και να τη μοιραστεί με το βακτήριο, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποίησε τη ζάχαρη για να μετατρέψει το άζωτο από τον αέρα σε τροφή για τα φυτά. Αυτό το άζωτο βοήθησε τον διάτομο να παραγάγει ακόμη περισσότερη ζάχαρη, επειδή τα βασικά ένζυμα της φωτοσύνθεσης χρειάζονται πολλή αζωτούχο ουσία.
“Είναι σαν μια συμφωνία χειραψίας: Και οι δύο πλευρές ωφελούνται και ολόκληρος ο ποταμός ευημερεί,” δήλωσε ο Mike Zampini, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο NAU και επικεφαλής της ιχνηλάτησης ισοτόπων της μελέτης. “Το αποτέλεσμα είναι ένας όμορφος, αποδοτικός κύκλος ενέργειας και θρεπτικών ουσιών.”
Ένα Παγκόσμιο Φαινόμενο με Ευρείες Επιπτώσεις
Αυτή η συνεργασία δεν είναι μοναδική στον ποταμό Eel. Η Epithemia και παρόμοιες ομάδες διάτομων–διαζαοπλαστών ζουν σε ποτάμια, λίμνες και ωκεανούς σε όλο τον κόσμο, συχνά σε μέρη όπου το άζωτο είναι σπάνιο. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να ενισχύουν ήσυχα την παραγωγικότητα σε πολλά άλλα οικοσυστήματα.
Πέρα από το ρόλο της στη φύση, αυτή η καθαρή και αποδοτική ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών θα μπορούσε να εμπνεύσει νέες τεχνολογίες, όπως πιο αποδοτικά βιοκαύσιμα, φυσικά λιπάσματα που δεν ρυπαίνουν ή ακόμα και καλλιεργητικά φυτά που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν το δικό τους άζωτο, μειώνοντας το κόστος για τους αγρότες ενώ περιορίζουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Όταν η φύση σχεδιάζει λύσεις τόσο κομψές, δήλωσε η Marks, μας θυμίζει τι είναι δυνατό όταν οι άνθρωποι, οι τόποι και η ανακάλυψη έρχονται μαζί.