Леса водорослей возникли на дне Тихого океана как минимум 32 млн лет назад, а не 14-15 млн лет назад, как считалось в прошлом. Это ставит под сомнение сложившиеся представления об эволюции их обитателей, сообщила пресс-служба Университета Калифорнии в Беркли. Исследователи выяснили, что эти важнейшие океанические экосистемы появились в Тихом океане еще в начале олигоценовой эры, свыше 32 миллионов лет назад. Наиболее крупные леса водорослей развиты в холодных морях (Ледовитый океан, Северный Атлантический океан, Северные моря), однако в 2007 году леса водорослей также были обнаружены в тропических водах вблизи Эквадора.
Ученые пришли к такому выводу в ходе проведения раскопок в западных регионах североамериканского штата Вашингтон, где залегают породы, сформировавшиеся на дне Тихого океана в далеком прошлом. В этих породах ученые обнаружили множество останков ризоидов, аналогов корневой системы водорослей-ламинарий, отпечатков их стеблей, а также другие свидетельства того, что и в начале олигоцена западные берега современных США были покрыты лесами водорослей. Это, как отмечают ученые, отодвигает время их появления почти на 18 млн лет назад в прошлое, так как до этого возраст самых древних ископаемых свидетельств их существования составлял 14 млн лет.
Как предполагают ученые, древние леса водорослей служили главной средой обитания для загадочных десмостилий, крупных морских млекопитающих, похожих по размерам и облику на гиппопотамов. Они обитали у берегов Тихого океана с начала олигоцена и по конец миоценовой эры, и до настоящего времени палеонтологи не могли сказать, в каких экосистемах жили эти существа. Их вымирание около 7 млн лет назад освободило место для современной фауны лесов водорослей, подытожили исследователи.
«Мы все знаем, что все окаменевает — крупные позвоночные, динозавры, существа с костями и твердыми частями. Но водоросли — очень подвижный организм. Кроме того, они быстро гниют, потому что их поедают микробы и различные животные. Ламинарии — чрезвычайно съедобные, питательные и мягкие. Все это приводит к тому, что в летопись окаменелостей попадает очень мало водорослей», — сообщил Керидвин Фрейзер, морской ученый из Университета Отаго в Новой Зеландии.
На протяжении миллионов лет экосистема водорослей была довольно простой: сами водоросли были невысокими, возможно, несколько метров в высоту. Затем, около 14 миллионов лет назад, появились гораздо более высокие водоросли, образовавшие подводные леса, которые мы знаем сегодня.
Леса водорослей имеют много общего со своими наземными аналогами. Они образуют трехмерные структуры, которые служат домами для животных. Часто имеют навес. А сами стебли ламинарии немного похожи на деревья: у них есть корневидные якоря, центральная структура, похожая на ствол, и листовидные лопасти. Тем не менее, есть несколько ключевых отличий. Например, ламинария — это не растение, а своего рода водоросль, группа водных организмов в совершенно другом царстве жизни (для них дом такой, как прудовая пена и красный прилив во Флориде). Они также растут намного быстрее, чем деревья — до двух футов в день, в зависимости от вида.
Леса из ламинарий обычно встречаются в арктических и умеренных водах по всему миру. Основные виды ламинарий встречаются в Атлантическом океане и на побережье Китая и Японии. Вид Ecklonia встречается на побережье Новой Зеландии, Австралии и Африки, в то время как Macrocystis растут в Тихом океане, на архипелагах Южного океана и в некоторых частях Австралии. Из-за их сложной и чувствительной структуры ламинарии не распространены в тропических водах, но ламинария была обнаружена в глубоких водах тропических регионов, таких как Галапагосские острова. Отсутствие ламинарий в тропических регионах — это недостаток питательных веществ в теплых олиготрофных водах.
Ламинария — это термин, используемый для обозначения морских водорослей, относящихся к типу гетероконтофитов. Он не отличается таксономическим разнообразием, но разнообразен структурно и функционально. Три основные группы водорослей различаются по внешнему виду, где пологие водоросли состоят из плавающих навесов, которые простираются до поверхности океана, приствольных водорослей, которые простираются на несколько метров над морским дном и могут расти плотными скоплениями, и распростертых водорослей, которые лежат вблизи морского дна.
Хотя ламинарии напоминают деревья, это крупные бурые водоросли, принадлежащие к царству протистов. Они растут со дна океана. Вместо корней, как у деревьев, у ламинарий есть якоря, называемые «креплениями», которые цепляются за каменистый субстрат на морском дне. Из убежища водоросли растут к поверхности воды, причем гигантские водоросли растут постоянно, в то время как бык завершает свой цикл роста в течение года.
От крепления отходят ножки, которые напоминают стебли настоящих растений и тянутся вертикально, обеспечивая поддержку другим морфологическим особенностям ламинарии. Они обладают листьями, которые представляют собой листовидные прикрепления, которые простираются от полосы в некоторых случаях по всей длине и являются местами поглощения питательных веществ и фотосинтеза. У ламинарий есть газовые пузыри (пневмоцисты), расположенные у основания листьев и возле ножки, чтобы обеспечить необходимую плавучесть для удержания верхних частей водорослей на плаву.
Ламинарии проходят две стадии в своем жизненном цикле, где они сначала существуют в виде спор, выделяемых родительскими ламинариями на самых ранних стадиях их развития. Споры превращаются в крошечные мужские и женские гаметофиты, которые производят либо яйцеклетки, либо сперматозоиды в зависимости от их пола. После оплодотворения эмбрионы превращаются в зрелые растения, завершая свой жизненный цикл. Гигантские ламинарии живут до 20 лет в своих оптимальных условиях и достигают скорости роста от 10 дюймов до 2 футов в день, в то время как бурые ламинарии являются однолетними и растут на 4 дюйма в день.
Леса ламинарий процветают в холодных и богатых питательными веществами водах вдоль скалистых береговых линий, где глубина составляет от 6 до 90 футов. Росту ламинарий способствует чистая вода, где солнечный свет может достигать дна океана, где начинается жизнь ламинарий. Ламинарии в основном наиболее успешно размножаются в регионах, где океанские воды переворачиваются, поднимая со дна на поверхность прохладную и богатую питательными веществами воду, а также в регионах, где постоянно имеются воды с высоким содержанием питательных веществ.
В теплых водах, где температура превышает 72 градуса по Фаренгейту, ламинария не растет, поскольку количество растворенного неорганического азота, который поддерживает рост ламинарии, значительно уменьшается. Это явление особенно очевидно в южной Калифорнии, где летом уничтожаются гигантские леса водорослей.
В водорослевых лесах обитает множество видов рыб, в том числе черный и голубой морской окунь, а также морской окунь, которые широко востребованы рыбаками по всему миру. Морские млекопитающие, включая морских львов, тюленей и китов, обитают в водорослевых лесах для защиты от хищников, таких как хищная косатка. Симбиотические отношения существуют между обитателями экосистем водорослей, где крупные млекопитающие питаются беспозвоночными, которые питаются водорослями. Серые киты питаются ракообразными, в то время как морские выдры питаются морскими ежами, которые могли бы уничтожить целый лес водорослей, если бы их оставили для свободного размножения. Летучие мыши-скаты также распространены вдоль береговой линии Тихого океана.
В водорослевых лесах обитает множество птиц, включая славок, ворон и скворцов, которые питаются личинками мух и мелкими ракообразными. Чайки, большая голубая цапля и крачки доминируют в этих экосистемах, и их часто можно увидеть питающимися различными видами рыб и беспозвоночными, обитающими в водорослях.
Помимо того, что леса ламинарий являются богатыми экосистемами биоразнообразия, в которых обитает морская флора и фауна, они играют фундаментальную роль в поддержке водных развлекательных мероприятий, таких как каякинг и подводное плавание, поскольку они обеспечивают защиту от бурных океанских вод. В древние времена ламинарии играли огромную роль для колонизаторов, поскольку они могли преодолевать тысячи миль без необходимости приспосабливаться к новым экосистемам. В современной экономике люди продолжают собирать водоросли для кормления видов аквакультуры, а также извлекать альгиновую кислоту, используемую в противовоспалительных средствах и зубной пасте.
Деятельность человека, связанная с удалением необработанных отходов и прибрежных стоков, способствует деградации водорослевых лесов. Отложения, приносимые прибрежным стоком, погребают большую часть корней, в то время как токсичные продукты снижают качество воды, тем самым влияя на рост водорослевых лесов.
Инвазивные виды рыб с опаловым глазом (полумесяцем), обитающие большими косяками, наносят ущерб водорослям, особенно в местах, где они подвергаются воздействию неблагоприятных условий окружающей среды. Добыча рыбы вблизи берега высвобождает травоядных животных из их среды обитания в леса ламинарий, где они чрезмерно питаются ламинариями и другими водорослями, которые поддерживают эти экосистемы. Чрезмерный вылов рыбы стал основной причиной исчезновения водорослей на побережье Тасмании.
Желательным жителем водорослевого леса является калан – морская выдра. Без калана лес водорослей может превратиться в большую поляну, полную «пеньков» от морской капусты. А все, потому что морская выдра предпочитает питаться главным вредителем подводного леса – морскими ежами. После них сложная экосистема очень быстро заменяется обглоданной пустошью, где виден только сплошной ковер из колючих шаров.