02.11.2012

Морские микроорганизмы смирно не сидят

Что лучше — сидеть на месте или отправиться на поиски добычи? В случае тех форм жизни, которые не видны простым глазом, получить ответ на этот, казалось бы, банальный вопрос не так-то просто.

Океанографы привыкли считать, что, поскольку турбулентность распределяет питательные вещества в воде примерно одинаково, а скорость передвижения крошечных организмов незначительна по сравнению с той же турбулентностью, у этих созданий нет причин шевелиться вовсе. Морские бактерии, говорили они, — неподвижные едоки.

Роман Стокер из Массачусетского технологического института (США) и Джон Тейлор из Кембриджского университета (Великобритания), кажется, сделали шаг на пути к опровержению этой картины. Согласно компьютерному моделированию, и пловцы, и пассивные организмы имеют свои плюсы и минусы. (Кстати, это первое моделирование распределения питательных веществ в динамической среде. Раньше большинство исследований поведения микроорганизмов проводилось в пробирке или чашке Петри.)

Действительно, морские течения и турбулентность на несколько порядков превышают скорость самых спортивных микроорганизмов. Тем не менее то, как последние двигаются, тоже играет роль. Дело в том, что бактерию несёт вместе с её микролитровым окружением, поэтому любое шевеление относительно «места нагула» имеет значение.

Смотрите: в «аквариум» помещается некоторое количество питательных веществ, турбулентностью разносимое по всему объёму морской воды. Бактерии в начале симуляции распределены равномерно, но быстро собираются вокруг нитей нутриентов. Степень концентрации бактерий отмечена голубым, зелёным и жёлтым (в порядке уменьшения). Красным показана начальная концентрация питательных веществ.

В то же время плавание по направлению к пище сжигает дополнительную энергию, и чем быстрее ты плывёшь, тем больше еды тебе требуется. Поэтому всегда есть предел максимальной скорости, который варьируется в зависимости от турбулентности в конкретной области моря. По расчётам, средняя скорость бактерий — примерно 60 мкм/с.

Кроме того, преимущество, которое поначалу есть у пловцов, вскоре исчезает, ведь рано или поздно питательные вещества оказываются распределены равномерно. А это говорит о том, что стационарные микроорганизмы тоже могут поддерживать своё существование.

Понимание этих процессов имеет большое значение, ведь с глобальным потеплением турбулентность слабеет.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Дмитрий Целиков

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА