Мангровые заросли

редактировать
Чтобы узнать о других значениях, см. Мангровые заросли (значения). Мангровые заросли — это выносливые кустарники и деревья, которые прекрасно себя чувствуют в соленой воде и имеют специальные приспособления, позволяющие им выживать в неустойчивых энергиях приливных зон вдоль морских побережий.

Мангровые заросли — это кустарники или деревья, которые растут в прибрежных соленых или солоноватых водах. Этот термин также используется для тропической прибрежной растительности, состоящей из таких видов. Мангровые заросли встречаются во всем мире в тропиках и субтропиках и даже в некоторых прибрежных районах умеренного пояса, в основном между 30° северной и 30° южной широты, с наибольшей площадью мангровых зарослей в пределах 5° от экватора. Семейства мангровых растений впервые появились в период от позднего мела до палеоцена и получили широкое распространение отчасти из-за движения тектонических плит. Древнейшие известные окаменелости мангровые пальмы датируются 75 миллионами лет назад.

Мангровые заросли — солеустойчивые деревья, также называемые галофитами, приспособленные к жизни в суровых прибрежных условиях. Они содержат сложную систему фильтрации соли и сложную корневую систему, чтобы справиться с погружением в соленую воду и воздействием волн. Они приспособлены к условиям заболоченной грязи с низким содержанием кислорода, но, скорее всего, будут процветать в верхней половине приливной зоны.

Биом мангровых зарослей, часто называемый мангровым лесом или мангалом, представляет собой особую засоленную лесную или кустарниковую среду обитания, характеризующуюся осадочными прибрежными средами, где мелкие отложения (часто с высоким содержанием органических веществ) собираются в районах, защищенных от воздействия мощных волн. Солевые условия, переносимые различными видами мангровых зарослей, варьируются от солоноватой воды до чистой морской воды (соленость от 3 до 4%) до воды, концентрированной за счет испарения, до более чем вдвое более соленой океанской морской воды (соленость до 9%).

Начиная с 2010 года технологии дистанционного зондирования и глобальные данные использовались для оценки площадей, условий и темпов обезлесения мангровых зарослей по всему миру. В 2018 году Глобальная инициатива по наблюдению за мангровыми деревьями опубликовала новый глобальный базовый показатель, который оценивает общую площадь мангровых лесов в мире по состоянию на 2010 год в 137 600 км 2 (53 100 квадратных миль), охватывающих 118 стран и территорий. Исследование 2022 года, посвященное потерям и приросту приливных водно-болотных угодий, оценивает чистое сокращение глобальной площади мангровых зарослей на 3 700 км 2 с 1999 по 2019 год, что лишь частично компенсируется увеличением на 1 800 км 2. Утрата мангровых зарослей продолжается из-за деятельности человека, при этом глобальные ежегодные темпы обезлесения оцениваются в 0,16%, а показатели по странам достигают 0,70%. Ухудшение качества оставшихся мангровых зарослей также вызывает серьезную озабоченность.

Интерес к восстановлению мангровых зарослей вызывает несколько причин. Мангровые заросли поддерживают устойчивые прибрежные и морские экосистемы. Они защищают близлежащие районы от цунами и экстремальных погодных явлений. Мангровые леса также эффективны в связывании и хранении углерода и смягчении последствий изменения климата. Ожидается, что по мере того, как последствия изменения климата становятся все более серьезными, мангровые экосистемы помогут местным экосистемам адаптироваться и стать более устойчивыми к таким изменениям, как экстремальные погодные условия и повышение уровня моря. Успех восстановления мангровых зарослей может в значительной степени зависеть от взаимодействия с местными заинтересованными сторонами и от тщательной оценки, чтобы гарантировать, что условия выращивания будут подходящими для выбранных видов.

Содержание
  • 1 этимология
  • 2 Биология
    • 2.1 Адаптация к низкому содержанию кислорода
    • 2.2 Поглощение питательных веществ
    • 2.3 Ограничение потребления соли
    • 2.4 Ограничение потери воды
    • 2.5 Фильтрация морской воды
    • 2.6 Повышение выживаемости потомства
  • 3 Таксономия и эволюция
    • 3.1 Настоящие мангровые заросли
    • 3.2 Второстепенные компоненты
  • 4 Распространение видов
  • 5 мангровых лесов
  • 6 мангровых микробиомов
    • 6.1 Корневой микробиом
    • 6.2 Мангровые виромы
    • 6.3 Секвенирование генома
  • 7 См. также
  • 8 ссылок
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 внешних ссылок
Этимология

Этимология английского термина мангровые заросли может быть только умозрительной и оспаривается. Этот термин, возможно, пришел в английский язык от португальского mangue или испанского mangle. Еще дальше его можно проследить до Южной Америки и карибских и араваканских языков, таких как таино. Другие возможности включают малайский язык manggi-manggi и язык гуарани. Английское использование может отражать искажение народной этимологией слов mangrow и grove.

Слово «мангровые заросли» используется как минимум в трех смыслах:

  • в самом широком смысле для обозначения среды обитания и всего комплекса растений или мангала, для которого также используются термины биом мангровых лесов и мангровые болота ;
  • для обозначения всех деревьев и крупных кустарников на мангровом болоте ; а также
  • узко относиться только к мангровым деревьям рода Rhizophora семейства Rhizophoraceae.
  • Мангровые заросли во время отлива на Филиппинах

    Мангровые заросли во время отлива на Филиппинах

  • Мангровые заросли приспособлены к засоленным условиям.

    Мангровые заросли приспособлены к засоленным условиям.

Биология

Из признанных 110 видов мангровых зарослей только около 54 видов 20 родов из 16 семейств составляют «настоящие мангровые заросли», виды, которые встречаются почти исключительно в мангровых местообитаниях. Демонстрируя конвергентную эволюцию, многие из этих видов нашли сходные решения для тропических условий переменной солености, диапазона приливов (затопления), анаэробных почв и интенсивного солнечного света. Биоразнообразие растений в мангровых зарослях обычно невелико. Наибольшее биоразнообразие мангровых зарослей встречается в Юго-Восточной Азии, особенно на Индонезийском архипелаге.

Красный мангровый лес

Адаптация к низкому содержанию кислорода

Красный мангр ( Rhizophora mangle ) выживает в наиболее затопляемых районах, подпирает себя над уровнем воды ходулями или опорными корнями, а затем поглощает воздух через чечевицы в своей коре. Черные мангровые заросли ( Avicennia germinans ) живут на возвышенностях и развивают множество специализированных корневидных структур, называемых пневматофорами, которые торчат из почвы, как соломинки для дыхания. Эти «дыхательные трубки» обычно достигают высоты до 30 см (12 дюймов), а у некоторых видов - более 3 м (9,8 футов). Пневматофоры бывают четырех типов: на ходулях или подпорках, с трубкой или штифтами, в коленях и в виде лент или досок. Коленные и ленточные типы могут сочетаться с опорными корнями у основания дерева. Корни также содержат широкую аэренхиму для облегчения транспорта внутри растений.

Поглощение питательных веществ

Поскольку почва постоянно заболочена, доступного свободного кислорода мало. Анаэробные бактерии выделяют газообразный азот, растворимое железо (железо), неорганические фосфаты, сульфиды и метан, которые делают почву гораздо менее питательной. Пневматофоры ( воздушные корни ) позволяют мангровым зарослям поглощать газы непосредственно из атмосферы и другие питательные вещества, такие как железо, из негостеприимной почвы. Мангровые заросли хранят газы прямо внутри корней, перерабатывая их, даже когда корни погружаются во время прилива.

Кристаллы соли, образовавшиеся на листе Avicennia marina

Ограничение потребления соли

Красные мангровые заросли исключают соль из-за значительно непроницаемых корней, которые сильно опробковены (пропитаны суберином ), действуя как механизм ультрафильтрации для исключения солей натрия из остальной части растения. Анализ воды внутри мангровых зарослей показал, что от 90% до 97% соли было исключено из корней. В часто цитируемой концепции, которая стала известна как «жертвенный лист», соль, которая действительно накапливается в побеге (ростке), затем концентрируется в старых листьях, которые растение затем сбрасывает. Тем не менее, недавние исследования показывают, что в более старых пожелтевших листьях содержится не больше измеримого содержания соли, чем в других, более зеленых листьях. Красные мангровые заросли также могут хранить соль в клеточных вакуолях. Белые и серые мангровые заросли могут непосредственно выделять соли; у них есть две солевые железы в основании каждого листа (что соответствует их названию - они покрыты белыми кристаллами соли).

Ограничение потери воды

  • Фильтрация морской воды в корне мангрового дерева Rhizophora stylosa (а) Схема корня. Внешний слой состоит из трех слоев. Корень погружают в раствор NaCl. (b) Вода проходит через самый внешний слой, когда к самому внешнему слою приложено отрицательное давление всасывания. Потенциальный эффект Доннана отталкивает ионы Cl- от первого подслоя самого внешнего слоя. Ионы Na+ прикрепляются к первому слою, чтобы удовлетворить требование электронейтральности, и в конечном итоге происходит удержание солей.[24] Фильтрация морской воды в корнях мангровых зарослей Rhizophora stylosa (а) Схема корня. Внешний слой состоит из трех слоев. Корень погружают в раствор NaCl. (b) Вода проходит через самый внешний слой, когда к самому внешнему слою приложено отрицательное давление всасывания. Потенциальный эффект Доннана отталкивает ионы Cl - от первого подслоя самого внешнего слоя. Ионы Na + присоединяются к первому слою, чтобы удовлетворить требование электронейтральности, и в конечном итоге происходит удержание соли.

Из-за ограниченного количества пресной воды, доступной в соленых приливных почвах, мангровые заросли ограничивают количество воды, которую они теряют через свои листья. Они могут ограничивать открытие своих устьиц (пор на поверхности листьев, которые обмениваются углекислым газом и водяным паром во время фотосинтеза). Они также меняют ориентацию своих листьев, чтобы избежать резкого полуденного солнца и, таким образом, уменьшить испарение с листьев. Красный мангровый лес в неволе растет только в том случае, если его листья опрыскивают пресной водой несколько раз в неделю, имитируя частые тропические ливни.

Фильтрация морской воды

Исследование 2016 года, проведенное Kim et al. исследовали биофизические характеристики фильтрации морской воды в корнях мангровых зарослей Rhizophora stylosa с точки зрения гидродинамики растений. R. stylosa может расти даже в соленой воде, а уровень солей в его корнях регулируется фильтрацией в пределах определенного порогового значения. Корень обладает иерархической трехслойной структурой пор в эпидермисе, и большая часть ионов Na + фильтруется в первом подслое самого внешнего слоя. Высокая блокировка ионов Na + объясняется высоким поверхностным дзета-потенциалом первого слоя. Второй слой, состоящий из макропористых структур, также способствует фильтрации ионов Na +.Исследование дает представление о механизме, лежащем в основе фильтрации воды через корни галофитов, и может послужить основой для разработки биологического метода опреснения.

Поглощение ионов Na + желательно для галофитов для создания осмотического потенциала, поглощения воды и поддержания тургорного давления. Однако избыток ионов Na + может воздействовать на токсичный элемент. Поэтому галофиты пытаются деликатно регулировать соленость между стратегиями роста и выживания. С этой точки зрения новый устойчивый метод опреснения может быть получен из галофитов, которые через свои корни контактируют с соленой водой. Галофиты выделяют соль через свои корни, выделяют накопленную соль через свои надземные части и секвестрируют соль стареющими листьями и/или корой. Мангровые заросли являются факультативными галофитами, а Бругьера известна своей особой системой ультрафильтрации, которая может отфильтровывать примерно 90% ионов Na + из окружающей морской воды через корни. Этот вид также демонстрирует высокий уровень отказа от соли. Процессу фильтрации воды в корнях мангровых зарослей уделяется значительное внимание в течение нескольких десятилетий. Морфологические структуры растений и их функции развивались на протяжении долгой истории, чтобы выжить в суровых условиях окружающей среды.

Повышение выживаемости потомства

Прорастание семян авиценнии

В этой суровой среде мангровые заросли выработали особый механизм, помогающий выживать их потомкам. Семена мангровых деревьев обладают плавучестью и поэтому подходят для рассеивания в воде. В отличие от большинства растений, чьи семена прорастают в почве, многие мангровые заросли (например, красные мангровые заросли ) являются живородящими, то есть их семена прорастают, пока еще прикреплены к родительскому дереву. После прорастания сеянец растет либо внутри плода (например, Aegialitis, Avicennia и Aegiceras ), либо выходит наружу через плод (например, Rhizophora, Ceriops, Bruguiera и Nypa ), образуя пропагулу (готовый к употреблению саженец), который может производить свою собственную пищу посредством фотосинтеза.

Затем зрелые побеги падают в воду, которая может переносить их на большие расстояния. Пропагулы могут пережить высыхание и оставаться в состоянии покоя более года, прежде чем попасть в подходящую среду. Как только росток готов к укоренению, его плотность меняется, так что удлиненная форма теперь плавает вертикально, а не горизонтально. В таком положении он с большей вероятностью застрянет в иле и укоренится. Если он не укоренится, он может изменить свою плотность и снова дрейфовать в поисках более благоприятных условий.

Таксономия и эволюция

В следующих списках, основанных на Tomlinson, 2016, представлены виды мангровых зарослей в каждом из перечисленных родов и семейств растений. В мангровых зарослях Восточного полушария растет в шесть раз больше видов деревьев и кустарников, чем в мангровых зарослях Нового Света. Генетическое расхождение линий мангровых зарослей от наземных родственников в сочетании с ископаемыми свидетельствами предполагает, что разнообразие мангровых зарослей ограничено эволюционным переходом в стрессовую морскую среду, и количество линий мангровых зарослей неуклонно увеличивалось на протяжении третичного периода с небольшим глобальным исчезновением.

Настоящие мангровые заросли

Настоящие мангровые заросли (основные компоненты или строгие мангровые заросли)
Согласно Томлинсону, 2016 г., следующие 35 видов являются настоящими мангровыми зарослями, относящимися к 5 семействам и 9 родам . На зеленом фоне показаны аннотации о родах, сделанные Томлинсоном.
Семья Род Виды мангровых зарослей Распространенное имя
Арековые Монотипическое подсемейство внутри семейства
Нипа Нипа фруктовая Мангровая пальма Nypa fruticans - Taki - North 24 Parganas 2015-01-13 4729.JPG
Avicenniaceae (оспаривается) Старое монородовое семейство, теперь отнесенное к Acanthaceae, но явно изолированное.
Авиценния Авиценния белая Авиценния белая.jpg
Авиценния баланофора
Авиценния двухцветная
Авиценния интегра
Марина Авиценния серые мангровые (подвиды: австралазика, эвкалиптифолия, румфиана) Мангровые заросли в Мужаппилангаде101 (11).jpg
Авиценния лекарственная Индийские мангровые заросли Авиценния лекарственная (2682502984).jpg
Авиценния зародышевая черные мангровые заросли Avicennia germinans-flowers2.jpg
Авиценния шауэриана Авиценния см. schaueriana mangue-preto.jpg
Авиценния тондузии
Гребенчатые Племя Lagunculariae (включая Macropteranthes = немангровые заросли)
Лагункулярия Лагункулярия кистевидная белые мангровые заросли Цветы лагункулярии кистевидной.jpg
Люмницера Люмницера кистевидная черные мангровые заросли с белыми цветами Люмнитцера кистевидная (11544407974).jpg
Люмнитцера литторея Лумнитцера Литторея.jpg
Ризофоровые Rhizophoraceae вместе образуют трибу Rhizophorae, монотипическую группу, в пределах наземного семейства.
Бругьера Бругьера цилиндрическая Мангровые заросли в Мужаппилангаде004.jpg
Bruguera exaristata мангровые деревья Цветы бругейры exaristata.png
Бругьера гимнастическая восточные мангровые заросли Бругьера гимнорризная.jpg
Бругьера Хайнеси
Бругьера мелкоцветковая Бругу парви 111021-18862 Fl kbu.jpg
Бругьера сексангула оранжевые мангровые заросли вверх по течению Бругьера сексангула.jpg
Цериопс Цериопс австралийский желтые мангровые заросли Желтый мангровый лес.jpg
Цериопс тагал мангровые заросли Rhizophoreae sp Blanco2.415-cropped.jpg
Канделия Канделия свеча Канделия свеча 9429.jpg
Канделия обратновата 秋茄樹(水筆仔) Kandelia obovata -香港大埔滘白鷺湖 Lake Egret Park, Hong Kong- (9240150714).jpg
Ризофора Ризофора вершинообразная
Ризофора харрисони
Ризофора камыш красные мангровые заросли
Ризофора мукроната Азиатские мангровые заросли Rhizophora mucronata Propagules.jpg
Ризофора кистевидная
Ризофора самоенская Самоанские мангровые заросли
Ризофора стилоса пятнистые мангровые заросли,
Ризофора х ламарки
Lythraceae Соннератия Соннератия белая Sonneratia alba - фрукты (8349980264).jpg
Соннератия апетала
Sonneratia caseolaris
Соннератия овата
Соннератия Гриффита

Второстепенные компоненты

Второстепенные компоненты
Tomlinson, 2016, перечисляет около 19 видов в качестве второстепенных компонентов мангровых зарослей, входящих в 10 семейств и 11 родов . На зеленом фоне показаны аннотации о родах, сделанные Томлинсоном.
Семья Род Разновидность Распространенное имя
Молочайные Этот род включает около 35 не мангровых таксонов.
Экскоэкария Экскокария агаллоха молочные мангровые заросли, мангровые заросли слепых глаз и речное ядовитое дерево Excoecaria agallocha (Слепи свой глаз) W IMG 6929.jpg
Lythraceae Род отдельный в семействе
Пемфис пемфис ацидула бантиге или ментиги Пемфис ацидула.jpg
мальвовые Ранее в Bombacaceae, теперь изолированный род в подсемействе Bombacoideeae.
камптостемон Камптостемон шульци капок мангровые заросли Камптостемон schultzii.png
Камптостемон филиппинский Камптостемон филиппинский.jpg
мелиевые Род из 3 видов, один немангровый, образует трибу Xylocarpaeae с Carapa, немангровым.
Ксилокарпус Ксилокарпус гранатовый Ксилокарпус гранатум.jpg
Xylocarpus moluccensis Xyloc moluc 191103-2935 skd.jpg
миртовые Изолированный род в семье
Осборния Осборния восьмизубая мангровый мирт Осбор octod 110319-13636 sagt.jpg
Пеллицеровые Монотипический род и семейство с неопределенным филогенетическим положением
Пеллисьера пеллицеры ризофоры, чай мангровый Pelliciera rhizophorae.jpg
плюмбагиновые Изолированный род, иногда выделяемый как семейство Aegialitidaceae.
Эгиалитис Эгиалит кольцевидный клуб мангровых зарослей Эгиалит кольцевидный 30694138.jpg
Эгиалит круглолистный Эгиалит круглолистный 2.jpg
Примуловые Ранее изолированный род Myrsinaceae.
Эгицерас Эгицера роговая черные мангровые заросли, речные мангровые заросли или халси Aegiceras corniculatum в Мужаппилангаде, Каннур 3.jpg
Эгицерас флоридум
Птеридовые Папоротник, несколько изолированный в своем семействе
Акростихум Акростихум золотистый золотой кожаный папоротник, болотный папоротник или мангровый папоротник Акростихум-золотистый.jpg
Акростихум видовой мангровый папоротник Acrostichum speciosum RBG Sydney.jpg
мареновые Род, изолированный в семье
Сцифифора Сцифифора гидрофилацея нилад Scyphip Hydrop 111021-19089 kbu.jpg
Распространение видов
Глобальное распространение местных видов мангровых зарослей, 2010 г. Не показаны интродуцированные ареалы: Rhizophora stylosa во Французской Полинезии, Bruguiera sexangula, Conocarpus erectus и Rhizophora mangle на Гавайях, Sonneratia apelata в Китае и Nypa fruticans в Камеруне и Нигерии. См. Также: Распространение мангровых деревьев.

Мангровые заросли — это тип тропической растительности, некоторые из которых встречаются в субтропических широтах, особенно в Южной Флориде и на юге Японии, а также в Южной Африке, Новой Зеландии и Виктории (Австралия). Эти выбросы возникают либо из-за сплошных береговых линий и цепочек островов, либо из-за надежных поставок пропагул, плавающих в теплых океанских течениях из богатых мангровыми зарослями районов.

Расположение и относительная плотность мангровых зарослей в Юго-Восточной Азии и Австралазии - на основе спутниковых снимков Landsat, 2010 г.  Глобальное распространение видов мангровых зарослей, находящихся под угрозой исчезновения, 2010 г. 

«На границах распространения формация представлена ​​кустарниковой, обычно монотипной растительностью с преобладанием авиценнии, как в заливе Уэстонпорт и Корнер-Инлет, Виктория, Австралия. Последнее местонахождение является самой высокой широтой (38 ° 45 'ю.ш.), где мангровые заросли встречаются естественным образом. Мангровые заросли Новой Зеландии, простирающиеся на юг до 37°, относятся к тому же типу: они начинаются как мелколесья в северной части Северного острова, но к южной границе становятся низкорослым кустарником. упоминается как Avicennia marina var. australis, хотя генетическое сравнение явно необходимо. В Западной Австралии A. marina простирается на юг до Санбери (33° 19'ю.ш.). как Сент-Огастин на восточном побережье и Сидар-Пойнт на западе.Есть записи A. germinans и Rhizophora mangle для Бермудских островов, предположительно поставляемых Гольфстримом.На юге Японии Kandelia obovata встречается примерно до 31° N (Tagawa in Hosakawa et al., 1977, но первоначально упоминался как K. candel)».

Мангровые леса
Глобальное распространение мангровых лесов Основная статья: Мангровый лес

Мангровые леса, также называемые мангровыми болотами или мангалами, встречаются в тропических и субтропических приливных зонах. Области, где встречаются мангровые заросли, включают эстуарии и морские береговые линии.

Приливное существование, к которому приспособлены эти деревья, представляет собой основное ограничение количества видов, способных процветать в их среде обитания. Прилив приносит соленую воду, а когда прилив отступает, солнечное испарение морской воды в почве приводит к дальнейшему увеличению солености. Возвращение прилива может смыть эти почвы, вернув их уровень солености, сравнимый с морской водой.

Во время отлива организмы также подвергаются повышению температуры и уменьшению влажности, а затем охлаждаются и затапливаются приливом. Таким образом, чтобы растение выжило в этой среде, оно должно выдерживать широкий диапазон солености, температуры и влажности, а также несколько других ключевых факторов окружающей среды — таким образом, лишь несколько избранных видов составляют сообщество мангровых деревьев.

Около 110 видов считаются мангровыми деревьями, которые растут в таком соленом болоте, хотя лишь немногие относятся к роду мангровых растений Rhizophora. Однако в данном мангровом болоте обычно встречается лишь небольшое количество видов деревьев. В мангровых лесах Карибского моря нередко встречаются только три или четыре вида деревьев. Для сравнения, биом тропических лесов содержит тысячи видов деревьев, но это не значит, что в мангровых лесах не хватает разнообразия. Хотя сами деревья немногочисленны, экосистема, которую создают эти деревья, обеспечивает дом (среду обитания) для большого разнообразия других видов, включая целых 174 вида морской мегафауны.

Мангровые растения требуют ряда физиологических приспособлений, чтобы преодолеть проблемы низкого уровня кислорода в окружающей среде, высокой солености и частых приливных наводнений. У каждого вида есть свои решения этих проблем; это может быть основной причиной того, что на некоторых береговых линиях виды мангровых деревьев демонстрируют отчетливую зональность. Небольшие вариации окружающей среды в пределах мангала могут привести к сильно различающимся методам приспособления к окружающей среде. Следовательно, сочетание видов частично определяется устойчивостью отдельных видов к физическим условиям, таким как приливные наводнения и засоленность, но также может зависеть от других факторов, таких как крабы, охотящиеся на саженцы растений.

Корни мангровых деревьев над и под водой Пальмы Нипа, Nypa fruticans, единственные виды пальм, полностью адаптированные к биому мангровых зарослей.

Однажды укоренившись, корни мангровых зарослей обеспечивают устрицам среду обитания и замедляют течение воды, тем самым усиливая отложение наносов в районах, где они уже происходят. Мелкие бескислородные отложения под мангровыми зарослями действуют как поглотители различных тяжелых (следовых) металлов, которые концентрируются в воде в виде коллоидных частиц в отложениях. Удаление мангровых зарослей нарушает эти нижележащие отложения, часто создавая проблемы загрязнения морской воды и организмов в этом районе микроэлементами.

Мангровые болота защищают прибрежные районы от эрозии, штормовых нагонов (особенно во время тропических циклонов ) и цунами. Они ограничивают эрозию высокоэнергетическими волнами в основном во время таких явлений, как штормовые нагоны и цунами. Массивные корневые системы мангровых зарослей эффективно рассеивают энергию волн. Точно так же они замедляют приливную воду настолько, что ее осадок осаждается по мере наступления прилива, оставляя все, кроме мелких частиц, во время отлива. Таким образом, мангровые заросли создают свою среду обитания. Из-за уникальности мангровых экосистем и защиты от эрозии, которую они обеспечивают, они часто являются объектом программ сохранения, включая национальные планы действий по сохранению биоразнообразия.

Уникальная экосистема, состоящая из сложной сети корней мангровых зарослей, предлагает спокойную морскую среду обитания для молодых организмов. В местах, где корни постоянно находятся под водой, организмы, в которых они обитают, включают водоросли, ракушки, устрицы, губки и мшанки, которым требуется твердая поверхность для закрепления во время фильтрования. Креветки и грязевые омары используют илистое дно как свой дом. Мангровые крабы поедают мангровые листья, добавляя питательные вещества в мангальный ил для других донных кормушек. По крайней мере, в некоторых случаях экспорт углерода, зафиксированного в мангровых зарослях, играет важную роль в прибрежных пищевых цепях.

На плантациях мангровых зарослей во Вьетнаме, Таиланде, Филиппинах и Индии обитают несколько важных с коммерческой точки зрения видов рыб и ракообразных.

Мангровые леса могут распадаться на торфяные отложения в результате грибковых и бактериальных процессов, а также под действием термитов. Он становится торфом в хороших геохимических, осадочных и тектонических условиях. Природа этих отложений зависит от окружающей среды и типов вовлеченных мангровых зарослей. В Пуэрто-Рико красные, белые и черные мангровые заросли занимают разные экологические ниши и имеют немного разный химический состав, поэтому содержание углерода варьируется между видами, а также между различными тканями растения (например, листья и корни).

В Пуэрто-Рико наблюдается четкая последовательность этих трех деревьев от более низких возвышенностей, где преобладают красные мангровые заросли, к более удаленным от суши местам с более высокой концентрацией белых мангровых зарослей. Мангровые леса являются важной частью круговорота и хранения углерода в тропических прибрежных экосистемах. Зная это, ученые стремятся реконструировать окружающую среду и исследовать изменения прибрежной экосистемы за тысячи лет, используя керны отложений. Однако дополнительным осложнением является импортированное морское органическое вещество, которое также откладывается в отложениях из-за смывания мангровых лесов приливами.

Термиты играют важную роль в образовании торфа из мангровых зарослей. Они перерабатывают опавшие листья, корневую систему и древесину мангровых зарослей в торф, чтобы строить свои гнезда. Термиты стабилизируют химический состав этого торфа и составляют примерно 2% наземных запасов углерода в мангровых зарослях. Поскольку гнезда со временем закапываются, этот углерод сохраняется в отложениях, и углеродный цикл продолжается.

Мангровые заросли являются важным источником синего углерода. В глобальном масштабе мангровые заросли хранили 4,19 Гт (9,2 × 10 12  фунтов) углерода в 2012 году. Два процента глобального углерода мангровых зарослей было потеряно в период с 2000 по 2012 год, что эквивалентно максимальному потенциалу выбросов CO 2 в 0,316996250 Гт (6,9885710 × 10 11  фунтов)..

Было показано, что во всем мире мангровые заросли обеспечивают измеримую экономическую защиту прибрежных сообществ, пострадавших от тропических штормов.

Мангровые микробиомы
См. Также: Микробиом растений.

Микробиомы растений играют решающую роль в их здоровье и продуктивности мангровых зарослей. Многие исследователи успешно применили знания, полученные о микробиомах растений, для производства специфических инокулятов для защиты растений. Такие инокуляты могут стимулировать рост растений за счет высвобождения фитогормонов и увеличения поглощения некоторых минеральных питательных веществ (особенно фосфора и азота). Тем не менее, большинство исследований микробиома растений были сосредоточены на модельном растении Arabidopsis thaliana и экономически важных сельскохозяйственных культурах, таких как рис, ячмень, пшеница, кукуруза и соя. Меньше информации о микробиомах древесных пород. Микробиомы растений определяются факторами, связанными с растениями (например, генотипом, органом, видом и состоянием здоровья) и факторами окружающей среды (например, землепользованием, климатом и наличием питательных веществ). Было показано, что два фактора, связанных с растениями, виды и генотипы растений, играют важную роль в формировании ризосферы и микробиомов растений, поскольку генотипы и виды деревьев связаны с определенными микробными сообществами. Различные органы растений также имеют специфические микробные сообщества в зависимости от факторов, связанных с растением (генотип растения, доступные питательные вещества и физико-химические условия, специфичные для органа) и / или условий окружающей среды (связанных с надземными и подземными поверхностями и нарушениями).

Корневой микробиом

Бактериальное и грибковое сообщество в мангровом дереве Состав бактериального таксономического сообщества в ризосферной почве и состав таксономического сообщества грибов во всех четырех ризосферных почвенных и растительных компартментах. Также представлена ​​информация об экологических функциональных группах грибов. Доли грибковых OTU (приблизительные виды), которые могут колонизировать по крайней мере два компартмента, показаны на левой панели. См. Также: Корневой микробиом.

Корни мангровых зарослей содержат репертуар микробных таксонов, которые вносят свой вклад в важные экологические функции в мангровых экосистемах. Подобно типичным наземным растениям, мангровые заросли зависят от взаимовыгодного взаимодействия с микробными сообществами. В частности, микробы, живущие в развитых корнях, могут помочь мангровым зарослям преобразовывать питательные вещества в пригодные для использования формы до их усвоения растениями. Эти микробы также обеспечивают мангровые заросли фитогормонами для подавления фитопатогенов   или помогают мангровым зарослям противостоять жаре и засолению. В свою очередь, корневые микробы получают углеродные метаболиты от растения через корневые экссудаты, таким образом, устанавливаются тесные связи между растением и микробами для их взаимной выгоды.

Было обнаружено, что в корнях мангровых зарослей обитают и функционируют весьма разнообразные микробные сообщества (в основном бактерии и грибы). Например, диазотрофные бактерии вблизи корней мангровых зарослей могут осуществлять биологическую фиксацию азота, которая обеспечивает 40–60% общего азота, необходимого мангровым зарослям; в почве, прикрепленной к корням мангровых зарослей, не хватает кислорода, но она богата органическим веществом, обеспечивая оптимальную микросреду для сульфатредуцирующих бактерий и метаногенов, в корневой среде мангровых зарослей преобладают лигнинолитические, целлюлолитические и амилолитические грибы; ризосферные грибы могут помочь мангровым зарослям выжить в заболоченных и бедных питательными веществами средах. Эти исследования предоставили все больше доказательств, подтверждающих важность корневых бактерий и грибов для роста и здоровья мангровых зарослей.

В недавних исследованиях была изучена подробная структура связанных с корнями микробных сообществ в непрерывном мелком масштабе у других растений, где микросреда обитания была разделена на четыре корневых отдела: эндосферу, эписферу, ризосферу и неризосферу. Кроме того, сообщалось, что микробные сообщества в каждом отсеке обладают уникальными характеристиками. Ризосфера могла выделять корневые экссудаты, которые выборочно обогащали определенные микробные популяции; однако было обнаружено, что эти экссудаты оказывают лишь незначительное воздействие на микробы во внеризосферной почве. Кроме того, было отмечено, что эписфера корня, а не ризосфера, в первую очередь отвечает за контроль проникновения определенных микробных популяций в корень, что приводит к избирательному обогащению протеобактерий в эндосфере. Эти результаты дают новое представление о дифференциации ниш связанных с корнями микробных сообществ. Тем не менее, профилирование сообщества на основе ампликона может не дать функциональных характеристик связанных с корнями микробных сообществ в росте растений и биогеохимическом цикле. Раскрытие функциональных паттернов четырех корневых компартментов имеет большой потенциал для понимания функциональных механизмов, ответственных за опосредование взаимодействий корней и микробов в поддержку улучшения функционирования мангровых экосистем.

Мангровые виромы

Фаги — это вирусы, поражающие бактерии, такие как цианобактерии. Показаны вирионы разных семейств хвостатых фагов : Myoviridae, Podoviridae и Siphoviridae. См. Также: Виромы и морские вирусы. Филогенетическое дерево хвостатых фагов, обнаруженных в вироме мангровых зарослей  Эталонные последовательности окрашены в черный цвет, а контиги вирома обозначены разными цветами. Масштабная линейка представляет половину аминокислотной замены на сайт.

Мангровые леса являются одним из самых богатых углеродом биомов, на их долю приходится 11% общего поступления земного углерода в океаны. Хотя считается, что вирусы значительно влияют на локальные и глобальные биогеохимические циклы, по состоянию на 2019 год было доступно мало информации о структуре сообщества, генетическом разнообразии и экологической роли вирусов в мангровых экосистемах.

Вирусы — самые распространенные биологические объекты на Земле, присутствующие практически во всех экосистемах. Лизируя своих хозяев, то есть разрывая их клеточные мембраны, вирусы контролируют численность хозяев и влияют на структуру сообществ хозяев. Вирусы также влияют на разнообразие хозяев и их эволюцию посредством горизонтального переноса генов, отбора на устойчивость и манипулирования бактериальным метаболизмом. Важно отметить, что морские вирусы влияют на локальные и глобальные биогеохимические циклы за счет высвобождения значительных количеств органического углерода и питательных веществ из хозяев и помогают микробам управлять биогеохимическими циклами с помощью вспомогательных метаболических генов (AMG).

Предполагается, что АМГ усиливают метаболизм инфицированного вирусом хозяина и способствуют выработке новых вирусов. AMG были широко исследованы у морских цианофагов и включают гены, участвующие в фотосинтезе, обмене углерода, поглощении фосфатов и реакции на стресс. Независимый от культивирования метагеномный анализ вирусных сообществ идентифицировал дополнительные AMG, которые участвуют в подвижности, центральном углеродном метаболизме, фотосистеме I, энергетическом метаболизме, железо-серных кластерах, анти-окислении и круговороте серы и азота. Интересно, что недавний анализ данных Pacific Ocean Virome идентифицировал специализированные по нишам AMG, которые вносят вклад в адаптацию хозяина к глубине. Учитывая, что микробы управляют глобальными биогеохимическими циклами, а большая часть микробов инфицирована вирусами в любой момент времени, AMG, кодируемые вирусами, должны играть важную роль в глобальной биогеохимии и микробной метаболической эволюции.

Мангровые леса — единственные древесные галофиты, обитающие в соленой воде вдоль субтропических и тропических побережий мира. Мангровые заросли — одна из самых продуктивных и экологически важных экосистем на Земле. Скорость первичной продукции мангровых зарослей такая же, как у тропических влажных вечнозеленых лесов и коралловых рифов. Как глобально значимый компонент углеродного цикла, мангровые заросли улавливают примерно 24 миллиона метрических тонн углерода каждый год. Большая часть углерода мангровых зарослей хранится в почве и значительных подземных скоплениях мертвых корней, помогая сохранять и перерабатывать питательные вещества под лесами. Хотя мангровые заросли покрывают лишь 0,5 % прибрежной территории Земли, на них приходится 10–15 % хранения углерода в прибрежных отложениях и 10–11 % общего поступления земного углерода в океаны. Непропорциональный вклад мангровых зарослей в секвестрацию углерода в настоящее время воспринимается как важное средство уравновешивания выбросов парниковых газов.

Круговое изображение генома хлоропластов серых мангровых зарослей Avicennia marina.

Несмотря на экологическое значение мангровых экосистем, наши знания о биоразнообразии мангровых зарослей весьма ограничены. В предыдущих докладах в основном изучалось биоразнообразие фауны, флоры и бактериальных сообществ мангровых зарослей. В частности, мало информации о вирусных сообществах и их роли в экосистемах мангровых почв. Ввиду важности вирусов в структурировании и регулировании сообществ-хозяев и опосредовании биогеохимических циклов элементов, изучение вирусных сообществ в мангровых экосистемах имеет важное значение. Кроме того, периодическое затопление морской водой и связанная с этим резкая смена среды мангровых зарослей могут привести к существенному изменению генетического и функционального разнообразия бактериальных и вирусных сообществ в мангровых почвах по сравнению с таковыми в других системах.

Секвенирование генома

Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
внешние ссылки
Последняя правка сделана 2024-01-01 05:54:26
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте