В замерзшем озере в Квебеке крошечные красные существа носятся подо льдом. Гийом Гросбуа и Милла Раутио, исследователи из Университета Квебека в Шикутими, Сагеней, Квебек, Канада, сообщают об обнаружении активной жизни в зимнем озере сегодня в журнале Экологического общества Америки Ecology.
Гросбуа и Раутио не ожидали найти ярко-красный зоопланктон, жужжащий в темной воде под замерзшей поверхностью, когда зимой посещали заснеженное озеро Симонкуш.
«Большая часть экологических работ выполняется летом, потому что в это время года легче выходить в поле, а также потому, что все думали, что зимой ничего не происходит», - сказал Гросбуа.«Водные экологи думали, что все либо умирает, либо впадает в спячку, и что жизнь приостановлена на весь сезон».
Хотя зимние исследования вызывают все больший интерес, экологические полевые работы замедляются, когда погода становится снежной. Исследователи ожидали найти в озере зоопланктон, почти микроскопических животных, питающихся рыбой
и другие более крупные обитатели озера, почти неподвижно покоящиеся на дне озера, пережидая холодные голодные месяцы, пока не вернутся солнечный свет и еда.
Но когда они посмотрели на образцы воды под микроскопом, то увидели, что веслоногие виды Leptodiaptomus minutus и Cyclops scutifer энергично плавают вокруг. Крошечные ракообразные, напоминающие очень маленьких креветок, составляют 63 и 22 процента зимней биомассы озера.
"Мы видели, что они очень активны! Они совсем не спали. Я был очень удивлен, потому что зимой нет света, нет водорослей, чтобы их есть", - сказал Гросбуа.
Возвращаясь к озеру каждые несколько недель в течение года, Гросбуа и Раутио были еще больше удивлены, обнаружив, что пик биомассы зоопланктона пришелся на декабрь. Но самым поразительным открытием стала яркая окраска веслоногих.
Раутио и Гросбуа хотели узнать, как маленьким животным удавалось оставаться активными после того, как их основные источники пищи умерли, а также почему они были так ярко окрашены. Летом зоопланктон почти прозрачен. Ярко-красная окраска была бы маяком, как красный нос Рудольфа, призывающим хищную рыбу. В темноте ярко-красная окраска не привлекает опасного внимания. Однако красный цвет обходится мелким животным дорого. Это стоит им энергии, необходимой им для выживания. Таким образом, исследователи полагали, что это должно служить определенной цели.
Цвет часто обеспечивает защиту от повреждений от УФ-излучения, как натуральный солнцезащитный крем. Но через толстый ледяной покров просачивается очень мало солнечного света. Ультрафиолетовый свет высокой энергии отражается от поверхности льда. Вместо этого Гросбуа и Раутио считают, что красный пигмент может действовать как консервант для лишнего жира, который зоопланктон накопил на зиму.
"Связью были липиды, жиры." Гросбуа сказал.
По мере того, как поверхность покрывается льдом, воды внизу темнеют. Фитопланктон, водоросли, которые, как и растения, получают энергию от солнечного света, начинают погибать. Копеподы получают большую часть калорий из водорослей. Раутио и Гросбуа пришли к выводу, что они могут оставаться активными всю зиму, потому что они накапливают жир, когда температура осенью падает, едят все, что могут найти, и питаются умирающими водорослями, когда лед закрывается. Но накопленные жиры, особенно ценные жирные кислоты, уязвимы для повреждений из-за перекисного окисления, вызванного свободными радикалами.
Свободные радикалы являются следствием дыхания. Все животные, которые дышат кислородом, должны справляться с их выработкой и ущербом, который они могут нанести. Как каротины и другие яркие пигменты во фруктах и овощах, красный пигмент веслоногих рачков является антиоксидантом. Он защищает клетки веслоногих, связывая свободные радикалы и удерживая их подальше от важного клеточного оборудования. Гросбуа и Раутио считают, что во мраке подо льдом копеподы могут безопасно воспользоваться защитой от окислительного стресса, которую обеспечивают яркие пигменты. Маленьким копеподам, как и людям, для здоровья необходимы жирные кислоты омега-3 и омега-6.
«Мы можем получать незаменимые жирные кислоты только из пищи. Одним из лучших источников является рыба, потому что рыба накапливает их из копепод, которые накапливают их из водорослей, которые являются основными производителями», - сказал Гросбуа. Биохимия жирных кислот и ее влияние на пищевую сеть - тема, которая интересует его для будущих исследований.
"Нас много людей на планете. Мы все должны быть здоровы, поэтому нам нужно много жирных кислот. По мере изменения климата мы видим, что время ледового покрова становится короче и короче Это очень важный период для водного организма для накопления жирных кислот."
Гросбуа задается вопросом, даст ли более короткий период заморозков копеподам достаточно времени для накопления жирных кислот, необходимых им для успешного размножения весной. Когда веслоногие рачки истощаются в жирных кислотах, их, в свою очередь, становится меньше для рыб, и так далее по пищевой сети.
«Зима важна, особенно в бореальной зоне. Мы здесь, в очень северном городе Канады, где зима может быть очень длинной», - сказал Гросбуа. «Нам нужно больше изучать это время. Все, что происходит зимой, повлияет на весну, лето и осень. Поэтому, если мы хотим понять, что происходит в экосистеме, нам нужно больше узнать о зиме».