Trichodesmium: tropu cianobaktērija, kas fiksē slāpekli okeānos
Trichodesmium jeb "jūras zāģu skaidas" ir pavedienveida cianobaktēriju ģints. Tās sastopamas tropu un subtropu okeānu ūdeņos, kuros ir maz barības vielu. Trichodesmium kolonijas parasti veido pavedienus vai kamoluveida struktūras, kas virs ūdens virsmas var veidoties redzami brūni vai sarkanīgi planktona plankumi — tāpēc tautā tās sauc par "jūras zāģu skaidām". Tās satur hlorofilu un pigmentus, kas nodrošina fotosintēzi, kā arī īpašas uzbūves elementus, kas palīdz kontrolēt peldspēju un atrašanos ūdens slānī.
Visbiežāk tie sastopami ap Austrāliju un Sarkanajā jūrā, kur tos pirmo reizi aprakstīja kapteinis Kuks. Tomēr Trichodesmium atrodams arī plašākos tropu un subtropu apgabalos — Āzijas un Klusā okeāna, Indijas okeāna un Atlantijas tropiskajās zonās. Šīs baktērijas īpaši labi izplatās stratificētās, barības vielu nabadzīgās ūdenstilpnēs, kur citi fiksētāji ir mazāk veiksmīgi.
Trichodesmijs ir diazotrofs, t. i., tas atmosfēras slāpekli pārvērš amonijā - barības vielā, ko izmanto citi organismi. Tiek uzskatīts, ka Trichodesmijs fiksē slāpekli tādā apjomā, ka tas veido gandrīz pusi no slāpekļa fiksācijas jūras sistēmās visā pasaulē. Šo spēju tas izmanto, lai papildinātu produktu daudzumu barības vielu nabadzīgajos tropu ūdeņos, nereti stimulējot citu fytoplanktonu un zooplanktona attīstību.
Morfoloģija un koloniju veidošanās
Trichodesmium ir pavedienveida (trihomu) cianobaktērija — pavedieni var savstarpēji sapīties un veidot brīvi peldošas "kamolu" (tuft) vai apaļas "pūkas" (puff) kolonijas. Kolonijas izmēri var būt no dažiem milimetriem līdz vairākiem centimetriem. Tām ir spēja regulēt peldspēju, izmantojot gāzu vakuolas vai vieglākas šūnu struktūras, ļaujot uzturēties virsmas slānī, kur ir daudz gaismas fotosintēzei.
Slāpekļa fiksācijas mehānisms
Atšķirībā no daudziem citiem diazotrofiem, Trichodesmium nav heterocistu (specializētu šūnu) — tādēļ slāpekļa fiksācija un fotosintēze jānodala citos veidos, lai novērstu fermenta nitrogenāzes bojāšanu ar skābekli. Lai to panāktu, Trichodesmium izmanto diennakts ritmu (diel ciklu): fotosintēze dominē rīta un vakara stundās, savukārt slāpekļa fiksācija biežāk notiek dienas vidū vai šūnu apakšgrupās, kad ir īslaicīgi samazināta skābekļa ietekme uz nitrogenāzi. Papildus tam palīdz paaugstināta elpošana, lokālas mikroaerobas zonas kolonijā un mijiedarbība ar asociētajām baktērijām.
Ekoloģiskā nozīme
Trichodesmium ir būtisks jūras slāpekļa avots, īpaši oligotropos (barības vielu trūcīgos) tropu ūdeņos. Tas palīdz "apbarot" ekosistēmas, piegādājot amoniju un citu slāpekļa formu, ko izmanto citi fytoplanktoni un tālāk pārtikas tīklā. Lielas Trichodesmium ziedēšanas (blooms) var būt redzamas no satelītiem kā plaši planktona plankumi. Reizēm šo plankumu sabrukšana var radīt lokālu skābekļa samazināšanos ūdenī un ietekmēt vietējās zvejas vai akvakultūru, kā arī veidot putas piekrastes zonās. Ir arī pētījumi, kas liecina, ka dažas kolonijas var izdalīt savienojumus, kas ietekmē citus mikroorganismus, taču toksicitāte nav tik plaši raksturota kā dažiem citiem planktona veidiem.
Vides faktori un klimata ietekme
Trichodesmium aug labāk siltos, stratificētos ūdeņos ar pietiekamu gaismas daudzumu. Tomēr tā izplatību ierobežo mikroelementu, it īpaši dzelzs un fosfora, pieejamība — bieži nepieciešama dzelzs piegāde no putekļu nosēdumiem vai atdziestošā ūdens strāvojuma. Klimata pārmaiņas (siltāks ūdens, spēcīgāka stratifikācija) var paplašināt Trichodesmium piemērotās dzīves vietas, bet gala ietekme būs noteikta arī pēc barības vielu pieejamības un okeāna plūsmu izmaiņām.
Pētīšanas metodes un nozīmīgums
Trichodesmium pētīšanā izmanto mikroskopiju, ģenētiskās un molekulārās metodes (piem., 16S rRNA sekvencēšana), kā arī slāpekļa fiksācijas mērījumus ar 15N2 isotopa marķējumu vai acetilēna reducēšanas testiem. Satelītskopšana un krasta novērojumi palīdz noteikt ziedēšanas vietas un laiku. Zināšanas par Trichodesmium ir svarīgas, lai saprastu globālus slāpekļa un oglekļa ciklus, okeānu primāro ražošanu un to, kā klimata pārmaiņas var ietekmēt jūras produktivitāti.
Kopumā Trichodesmium ir nozīmīga tropu un subtropu ekosistēmu sastāvdaļa, kas ar savu slāpekļa fiksācijas spēju būtiski ietekmē jūras barības vielu dinamiku un bioloģisko produktivitāti. Tās novērošana un pētīšana palīdz prognozēt ekosistēmu reakcijas gan uz dabiskām svārstībām, gan cilvēka radītām izmaiņām vidi.
