Alternativa fotosyntézy

Obří škeble (lucinid clams) získávají část, popř. veškerou potravu ze symbiotických bakterií žijících v jejich žábrách. Bakterie získávají energii nikoliv ze slunečního záření jako rostliny, ale z jednoduchých chemikálií vyskytujících se v jejich okolí. Tato chemická syntéza je proces, který umožňuje život kolem hydrotermálních průduchů hluboko pod mořskou hladinou (psali jsme o nich zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/obnovitelne-zdroje/1000-hydrotermalni-pruduchy-netradicni-obnovitelny-zdroj-energie). Tento proces se však neomezuje jen na hlubokomořské průduchy. Na chemosyntetické bakterie se spoléhají i živočichové, kteří se vyskytují na mnoha jiných místech na zeměkouli.

Nedávné výzkumy naznačují, že chemosyntéza je mnohem důležitější proces než se dříve předpokládalo. V roce 1977 šokoval vědce objev obřích červů beze střev (gutless oligochaetes), jejichž velké množství žije okolo hlubokomořských hydrotermálních průduchů. Čím se tito červi živí, když sem nedopadá sluneční záření a není zde ani mnoho potravy z horních vrstev moře? Na tuto otázku poskytl odpověď Colleen Cavanaugh z Harvardské University. Domnívá se, že tito červi získávají energii ze sirovodíku, a to pomocí chemosyntetických bakterií umístěných ve speciálních orgánech jejich těl. Bakterie využívají sirovodík a metan za nepřítomnosti slunečního záření k výrobě organických látek. Do roku 1983 výzkum prokázal, že tito průduchoví červi se jimi skuteční živí. Ve stejném roce byly objeveny stejně bohaté oázy života kolem metanových vývěrů na mořském dně. Opět život díky chemosyntetickým bakteriím.

Chemosyntetičtí symbionti

Sirovodík a metan se však nacházejí nejen v případě hlubokomořských průduchů a ve vývěrech metanu. Objevují se všude tam, kde se rozkládá organická hmota v podmínkách nízkého výskytu kyslíku. Suroviny pro chemosyntézu mohou produkovat jak živé organizmy, které rozkládají potravu vytvořenou fotosyntézou, tak také procesy s životem nesouvisející. Bez ohledu na to, jaký je zdroj těchto chemikálií, jejich využití obvykle vyžaduje přítomnost kyslíku. Cavanaugh a spol. si uvědomili, že chemosyntetičtí mikrobi mohou žít všude tam, kde je hranice mezi prostředím bohatým na organickou hmotu a prostředím s malým výskytem kyslíku (ale i v prostředí s vysokým obsahem kyslíku, a to od hnijících velryb v hlubokých mořích, až po bahno) na dně zahradních rybníčků. Tito mikrobi jsou běžným jevem a často vytvářejí partnerství se živočichy. Biologové příklady chemosyntetické symbiózy v široké oblasti bezobratlých – od nepatrných hlístic a hub až po obří škeble, žijící všude v mangrovových močálech i v hlubokých mořích – začali objevovat od začátku 80. let minulého století. Tito živočichové poskytují útočiště bakteriím a pomáhají jim získávat chemikálie, kterými se živí. Na oplátku je bakterie zásobují potravou. Mnozí jsou tak závislí na bakteriích, protože jejich střeva jsou nevyvinutá nebo úplně chybí.

Chemosyntéza je rozšířenější, než se myslelo

John Taylor, odborník na měkkýše z Natural History Museum, Londýn, odhaduje, že existují stovky chemosymbiotických druhů ústřic, které žijí v symbióze s různými druhy chemosyntetických bakterií. Dosud se předpokládalo, že chemosyntéza hraje jen malou úlohu v mělkých mořských ekosystémech. Tento předpoklad se ale ukázal jako nesprávný, což prokázala hejna milionů hejlů, kteří migrují ze Sibiře do bažinatých oblastí Mauretánie v západní Africe. Dosud bylo záhadou, čím se tito ptáci živí. Ukázalo se, že tato hejna získávají 50 % potravy ze škeblí. Bakterie ve škeblích recyklují energii z hnijících mořských trav, takže se zvyšuje schopnost ekosystému uživit větší populace.

Recyklace energie

Řeky splavují do moře velké množství rostlinného materiálu. Předpokládalo se, že jen jeho malé množství se dostane do mořského potravního řetězce. V roce 2009 zjistili Martin Attrill a kol. z Plymouth University Marine Institute, že mořské příbuzné pevninských žížal, červi oligochaete, mohou tuto organickou hmotu konzumovat a přeměňovat ji na potravu pro ptáky a ryby. Nicole Dubilier a její kolegové z Max Planck Institute for Marine Microbiology, Brémy, konstatovali, že červi mají na své kůži tytéž chemosyntetické bakterie, které se vyskytují ve společenství krevet, krabů a hlemýžďů v hydrotermálních průduchách. Zatím není jasné, co získávají červi od bakterií. Zdá se však, že bakterie pomáhají červům těžit z dostatku povrchového materiálu splavovaného do ústí řek.

Víc, než jsme mysleli

Chemosyntéza hraje velkou roli v oblasti kolem Nového Zélandu. Husté bílé „rohože“ volně žijících chemosyntetických bakterií pokrývají velké plochy mořského dna, přičemž mezi živočišnou komunitou převládají chemosymbiotické škeble. Studie ukazují, že v hloubkách kolem 50 metrů je hlavním zdrojem potravy chemosyntéza, která potom poskytuje potravu pro místní ryby (modré tresky a pskouny), humry a mořské ježky. Chemosymbiotičtí živočichové poskytují potravu nejen četným mořským zvířatům, ale i lidem. Například u brazilského ostrova Tinharé sbírají místní lidé pro svou potřebu i pro zásobování restaurací škeble v mangrovových močálech. Škeble rovněž konzumují domorodé národy v Karibiku. Větší výskyt škeblí jde ruku v ruce s větším výskytem mořských trav. Když se tráva rozkládá, v sedimentech vzniká sirovodík. Když jsou zde přítomné škeble, jejich symbiotické bakterie zapáchající plyn „jedí“, a čím je zde více plynu, tím je k dispozici více potravy pro škeble. Proto škeble a mořské trávy nejlépe prospívají, když jsou pospolu. Chemosyntéza hraje svou úlohu i v jezerech a řekách, takže jev, který byl poprvé objeven v temných hloubkách oceánů, probíhá po celou dobu doslova „za humny“.

Podle Nick Higgs: Alternative lifestyle. New Scientist, 2015, č. 3015, s. 41-43