При моделировании будущих условий окружающей среды исследователи сталкиваются с проблемой: лабораторные эксперименты легко контролировать и воспроизводить, но их недостаточно для имитации сложности природных экосистем. Напротив, эксперименты в реальных условиях в природе гораздо сложнее и труднее контролировать. Ученые из Центра исследований океана Гельмгольца GEOMAR в Киле объединили оба подхода для изучения реакции основных видов планктона на возрастающее закисление океана.
Результаты опубликованы в международном журнале Nature Ecology and Evolution.
Концентрация углекислого газа (CO2) в атмосфере постоянно увеличивается. Как следствие, все большее количество CO2 растворяется в океане, где он вступает в реакцию с углекислотой и подкисляет морскую воду. Поскольку закисление океана неуклонно прогрессирует, ученые стремятся оценить последствия этого процесса для морских экосистем.
Группа исследователей из Центра исследований океана имени Гельмгольца GEOMAR в Киле впервые изучила приспособляемость кальцифицированной водоросли Emiliania huxleyi к закислению океана в сочетании лабораторных и полевых экспериментов. «Некоторые линии водорослей в эксперименте продемонстрировали чрезвычайно быстрое изменение своей экологической приспособленности. Мы не ожидали, что это произойдет», - говорит ведущий автор доктор Леннарт Бах из GEOMAR. Исследование было недавно опубликовано в международном журнале Nature Ecology and Evolution.
Нынешним экспериментам предшествовали годы лабораторных испытаний с Эмилианией Хаксли в GEOMAR в Киле. Доктор Кай Лобек, соавтор нового исследования, держал водоросли при повышенных концентрациях CO2. Спустя три года стало очевидно, что Emiliania huxleyi лучше справилась с закислением, чем в начале эксперимента. «Для нас это было явным показателем приспособляемости водоросли. Но эксперимент проходил в лабораторных условиях. Поэтому оставался вопрос, принесет ли эволюционная адаптация во время изолированного лабораторного эксперимента преимущество и в естественных условиях», - говорит Лобек.
Возможность исследовать этот вопрос появилась весной 2013 года. Исследовательская группа профессора Ульфа Рибезеля провела эксперименты с килевскими морскими мезокосмами в рамках совместного проекта BIOACID (Biological Effects of Ocean Acidification) по влиянию воздействия подкисления океана на природные сообщества в Гуллмарс-фьорде в Швеции. Из лаборатории в Киле некоторые из уже адаптированных культур водорослей, а также связанные с ними контрольные группы были доставлены в Швецию. Там они были добавлены к сообществам планктона, которые акклиматизировались к высоким уровням CO2 в полевых экспериментах..
«К нашему удивлению, мы обнаружили, что линии водорослей, которые уже были адаптированы к закислению океана в лаборатории, не лучше справляются с более низкими уровнями pH, чем контрольные группы, которые никогда раньше не подвергались закислению», - говорит доктор. Бах. Не менее удивительный вывод: хотя все линии водорослей имели одних и тех же предков, они значительно различались по своей способности конкурировать в естественном сообществе планктона всего через три года. В то время как некоторые линии быстро размножались, другие, как правило, исключались из естественного сообщества, независимо от того, были ли они ранее адаптированы к закислению океана. «Это демонстрирует способность Эмилиании Хаксли быстро развиваться», - резюмирует Бах результаты исследования.
проф. Рибеселл, соавтор исследования и координатор проекта BIOACID, видит в этом показатель того, как мало мы понимаем долгосрочные последствия закисления океана: «Способность организмов приспосабливаться к новым условиям окружающей среды удивляет нас снова и снова.. Однако это не меняет того факта, что по мере закисления океана многие виды не смогут сохранить свои экологические ниши. Поэтому потеря биоразнообразия неизбежна».