Окисление океана и степень, в которой морские виды способны справляться с низкими уровнями pH в морях Земли, могут оказать существенное влияние на изменение распределения морских животных в ответ на потепление климата.
Это один из выводов знаменательного нового исследования, в котором был применен первый в мире комплексный подход к этой теме, объединяющий популяционную генетику, рост, минералогию раковины и метаболические данные морских улиток, обитающих в Северной Атлантике..
Опубликованный в этом месяце в журнале Nature Communications отчет «Региональная адаптация определяет чувствительность к закислению океана в будущем» показывает, что популяции на северных и южных окраинах ареала наиболее чувствительны к закислению океана и с наименьшей вероятностью смогут справиться с этим. со значительными последствиями для биогеографии и разнообразия.
Ученые из Университета Квебека в Римуски (UQAR), Канада, Университета Плимута, Плимутской морской лаборатории и Университета Бирмингема запустили проект в 2010 году при финансовой поддержке из ряда источников, включая Британская программа исследований подкисления океана Совета по исследованиям окружающей среды.
Руководитель проекта д-р Пьеро Калози из отдела биологии, химии и географии UQAR сказал: «Хорошо установлено, что физиологическая реакция организма на температуру является основным фактором, определяющим распространение видов, которое, в свою очередь, может определять чувствительность популяций и видов к глобальному потеплению. Напротив, мало что известно о том, как другие основные факторы глобальных изменений, такие как закисление океана, будут способствовать формированию распределения видов в будущем».
Команда взяла образцы барвинка обыкновенного Littorina littorea - приливной улитки, имеющей широкое широтное распространение - из шести популяций, проживающих вдоль европейского побережья Северной Атлантики, включая умеренно-теплые, умеренно-холодные и субполярные регионы.
Образцы были доставлены в Исследовательский центр морской биологии и экологии при Университете Плимута и содержались в аквариумах, содержащих либо морскую воду, соответствующую текущему уровню (pH 8,0), либо низкий уровень pH, прогнозируемый в 2100 году (pH 7,6).).
В ходе анализа ученые обнаружили ряд воздействий, в том числе заметно более высокие скорости растворения и деградации скорлупы у всех образцов, которые содержались в условиях низкого pH, вызванные коррозионными условиями воды. Особенно это было заметно у приполярных улиток, генетически адаптированных к более холодным водам.
Популяции демонстрировали явные различия в их метаболических реакциях на условия с низким pH. Было обнаружено, что у улиток из популяций с теплым умеренным климатом снижается метаболизм в результате компромисса между поддержанием их физиологических систем и их способностью к росту, что в конечном итоге ограничивает последнюю. Улитки из субполярных популяций сохранили скорость метаболизма, но увеличили количество энергии, которую они вкладывают в минерализацию раковины. А улитки, взятые из холодных умеренных вод, смогли увеличить скорость своего метаболизма, поддерживая свой рост и физиологические системы на более высоком уровне, чем другие популяции.
Доктор Саймон Рандл из Школы биологических и морских наук Университета Плимута сказал: «Такие широтные различия в метаболических «стратегиях» могут частично объяснить наблюдаемое снижение роста к краям ареала. Было показано, что подкисление океана вызывает снижение энергетического метаболизма улиток, и такое снижение может привести к перераспределению энергетического бюджета от основных функций, связанных с фитнесом."
Профессор Стивен Виддикомб, глава научного отдела морской экологии и биоразнообразия Плимутской морской лаборатории, сказал: «В совокупности результаты этого исследования показывают, что относительная чувствительность различных популяций L. littorea к будущему закислению океана, вероятно, значительно варьироваться в зависимости от географического ареала распространения в Северо-Восточной Атлантике за счет местной и региональной адаптации, при этом популяции, расположенные ближе к краям ареала, наиболее чувствительны ».
Доктор Люси Миллисент Тернер из Университета Плимута добавила: «Если подкисление океана приведет к отбору чувствительных генотипов, находящихся на краю ареала, это может привести к сокращению уровней генетического разнообразия, что может иметь далеко идущие последствия для способности этих групп населения реагировать и в дальнейшем адаптироваться к другим локальным и глобальным факторам стресса».
Результаты, говорят авторы, также демонстрируют риски использования исследований отдельных популяций при попытке предсказать реакцию видов и сообществ на глобальные факторы окружающей среды.
«Возможно, в настоящее время мы переоцениваем или недооцениваем воздействие различных изменений окружающей среды в различных климатических регионах, - заключает д-р Калози, - что имеет важные последствия для разработки директив и политики, направленных на сохранение морского биоразнообразия». в условиях происходящих глобальных изменений."