겨울 얼음이 사라지면서 오대호의 먹이그물이 바뀌고 있습니다. 빛이 수중 생물을 어떻게 형성하는지 살펴보세요.

오대호의 겨울은 너무 혹독해서 그곳에서 일하는 과학자들은 종종 여름에 집중합니다. 작은 미생물 먹이사슬의 맨 아래에 있는 생물이 가장 생산적이라고 생각됩니다.

그러나 새로운 연구는 이러한 겨울 생태계에 대한 우리의 이해를 변화시키고 얼음 바로 아래의 역동적인 겨울 활동 세계에 빛을 비추고 있습니다.

과학자들은 2000년대 초반에 작은 광합성 조류인 규조류 군집이 빛 속에서 번성하다 바람에 휩쓸린 호수 얼음 아래.그러나 그것은 이야기의 일부일 뿐이라는 것이 밝혀졌습니다.

오대호의 겨울 얼음이 사라지면서 2023~24년 겨울 최저치 기록 – 새로운 분석에 따르면 일부 규조류는 여름까지 어둡고 탁한 얼음이 없는 물에서 에너지를 생성하고 생존하는 다른 방법을 가지고 있는 것으로 나타났습니다.

이것들 미생물이 중요하다 오대호의 건강을 위해.그들은 물의 오염 물질을 정화하고 지역 경제의 일부를 지원하는 어업을 지원하는 복잡한 먹이 그물의 첫 번째 단계입니다.이곳의 변화는 호수의 생태에 광범위한 영향을 미치고 주변 지역 사회에 직접적인 경제적 영향을 미칠 수 있습니다.

얼음에서 스며 나오는

얼음 밑의 생명체에 대한 관심은 2007년 캐나다 해안경비대 쇄빙선에 탑승한 국제 과학자 팀이 이리호 얼음을 통과해 항해하는 동안 특이한 것을 발견했을 때 폭발했습니다.

얼음이 깨지면서 호수에서 짙은 갈색의 물이 흘러나왔습니다.그것은 규조류가 가득한.

과거에도 겨울 미생물에 대한 산발적인 연구가 있었지만 호수를 연구하는 과학자인 림프학자들은 도구가 없었어요 에게 완전히 이해하다 최근까지 미생물의 행동.

지난 5년간, 공동 게놈 연구소 미국의에너지부는 모든 미생물의 RNA 서열을 분석하는 분자 생물학 프로젝트를 지원했습니다. 이리호에서 채취한 샘플 이러한 유기체가 어떻게 겨울철에 살아남았으며 미래 기후 시나리오에 적응할 수 있는지 여부를 설명합니다.규조류가 빛을 어떻게 사용하는지에 대한 새로운 관찰이 이제 이러한 노력을 통해 나타나고 있습니다.

동물의 눈에 흔히 존재하는 단백질을 사용

일반적으로 우리는 규조류를 햇빛을 사용하여 광합성을 통해 이산화탄소를 살아있는 물질로 전환시키는 유기체로 생각합니다.그들은 여름에 오대호 전역에 널리 퍼져 있으며, 그곳에서 호수에 먹이를 주는 데 도움을 줍니다. 수십억 달러 규모의 스포츠 및 상업용 어업.

겨울 동안 규조류는 바람에 휩쓸린 얼음을 통해 여과되는 빛으로부터 에너지를 생성할 수 있습니다.그러나 겨울에 얼음이 없을 때 규조류는 때때로 초콜릿 우유로 가장 잘 묘사될 수 있는 호수 물에 섞입니다.이 탁한 물에는 빛이 잘 투과되지 않으며, 규조류는 광합성을 촉진하는 특정 파장의 빛을 덜 받습니다.

2019~2020년 겨울에 샘플을 채취했습니다 비교하다 바다에 사는 규조류 군집이 얼음 밑에 사는 규조류 군집과 어떻게 다른지.우리는 얼음이 없을 때 일부 규조류가 로돕신이라는 색소에 의해 구동되는 다른 형태의 에너지 획득을 사용하고 있다는 사실에 놀랐습니다.

로돕신 빛에 반응하는 단백질은 아마도 동물 눈의 핵심 구성 요소로 가장 잘 알려져 있을 것입니다.해양 시스템에서 보여졌습니다. 2001년에 이 단백질은 박테리아 세포에서 에너지를 생성하는 데 관여하며, 특히 아데노신 삼인산, 또는 ATP.ATP는 유기체가 많은 세포 과정의 전원 공급 장치로 사용하는 화학 물질로, 살아있는 세포의 "분자 통화"라는 별명을 갖게 됩니다.

이제 일부 이리 호수 규조류가 있는 것 같습니다. 이 에너지 생성 메커니즘을 사용하십시오 얼음이 없는 겨울철에 빛이 제한된 광합성을 증가시킵니다.

두 프로세스의 차이점은 중요할 수 있습니다.광합성은 세포가 탄소를 고정하여 새로운 바이오매스와 ATP 형태의 세포 에너지를 생산하도록 돕습니다.로돕신을 사용하면 ATP가 생성되지만 직접적인 탄소 고정은 없습니다.

이는 세포가 이러한 탁한 물에서 지속되지만 성장하지 않을 수 있음을 의미합니다.하지만 생물학에서는 생존이 전부입니다.유기체의 경쟁자는 가혹한 조건에서 살아남지 못하지만 유기체는 살아남는 경우, 조건이 개선되면 더 많은 영양분을 얻게 됩니다.이를 위해, 이 규조류의 로돕신은 생존 메커니즘이자 어둡고 얼음이 없는 겨울 조건에서 지속될 수 있는 기회인 것으로 보입니다.

기후 변화에 따라 호수 생물이 진화하는 모습 관찰

우리가 따뜻해진 기후와 얼음 없는 시대 이리 호수와 기타 북부 온대 호수의 경우, 이 데이터는 시간이 지남에 따라 얼음 덮인 호수에서 번성했던 규조류가 겨울철에 로돕신을 함유한 규조류로 대체될 수 있음을 시사합니다.

이 변경의 결과는 잠재적으로 다양합니다.먹이그물 바닥의 작은 변화가 어업에 영향을 미칠 수 있습니다.더욱이 일부 규조류는 다음과 같은 화합물을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 야생동물과 인간에게 독성이 있는.

현시점에서 우리는 조류 종의 변화가 장기적으로 어업, 관광, 해안 자원 관리를 어떻게 변화시킬 것인지에 대해 추측만 할 뿐입니다.시간이 지남에 따라 조류 군집이 어떻게 변하는지는 많은 운전자에 대한 반응이며, 빛은 단지 하나일 뿐입니다.그러나 처음부터 이러한 변화를 관찰할 기회를 갖는 것은 온난화 기후가 오대호 및 전 세계 유사한 호수에 미치는 영향을 이해할 수 있는 독특한 기회가 됩니다.