Ускорение закисления океана может изменить фундаментальную структуру раковин калифорнийских мидий, согласно новому отчету группы ученых из Университета штата Флорида.
На протяжении тысячелетий раковины калифорнийских мидий имели относительно однородный минералогический состав: длинные цилиндрические кристаллы кальцита располагались аккуратными вертикальными рядами с четкой геометрической правильностью. Но в исследовании, опубликованном на этой неделе в журнале Global Change Biology, исследователи предполагают, что растущие темпы закисления океана меняют минералогию раковины на самых основных структурных уровнях.
«Что мы видели в более поздних раковинах, так это то, что кристаллы маленькие и дезориентированы», - сказала доцент кафедры биологических наук Софи Маккой, которая руководила исследованием. «Это значительные изменения в том, как эти животные производят свои раковины, которые могут быть связаны с изменением химического состава океана».
Чтобы задокументировать эти изменения, исследовательская группа изучила архивные записи о естественных образцах калифорнийских мидий, собранных на острове Татуш у северо-западной оконечности Вашингтона. Раковины современных мидий сравнивали с раковинами 1970-х годов, а также с раковинами, предоставленными местным Культурно-исследовательским центром Мака, возраст которых насчитывает тысячи лет.
Исследователи обнаружили, что хотя минералогия раковин оставалась неизменной на протяжении веков, образцы раковин, собранные за последние 15 лет, претерпели значительные структурные изменения.
«Когда мидии готовы строить свои раковины, они сначала готовят аморфный суп из карбоната кальция, который они позже заказывают и организуют», - сказал Маккой.«Более поздние раковины просто начали накапливать этот суп из карбоната кальция там, где он должен быть, а затем оставлять его там в беспорядке».
Команда также обнаружила, что последние раковины содержали повышенный уровень магния - признак того, что процесс образования раковин был нарушен.
Как правило, здоровая скорлупа состоит в основном из карбоната кальция, а любой магний, включенный в скорлупу, является продуктом следовых количеств окружающего магния, присутствующего в окружающей среде.
«Когда в скелете обнаруживается больше магния, это сигнализирует о том, что организм меньше контролирует то, что он производит», - сказал Маккой.
Увеличение содержания магния в скелете также вызывает изменения прочности важных связей магний-кислород. Надежность этих связей является поучительным показателем уровня организации оболочки.
«Когда в скелете нет четкого геометрического узора, прочность соединения становится более изменчивой, и это то, что мы наблюдаем в современных оболочках», - сказал Маккой. «Они не организованы».
Эта тенденция к неорганизованным, изменчивым структурам раковин за последнее десятилетие соответствует быстро растущей скорости закисления океана, связанного с изменением климата. Но в то время как эти экологические факторы стресса сделали калифорнийскую мидию особенно уязвимой, Маккой сказал, что та же вариация, которая возникает из-за неупорядоченных скелетов, также может дать этому виду проблеск надежды..
«Важная тема науки об изменении климата заключается в том, что повышенная изменчивость может стать новым правилом», - сказала она. «Мы знаем, что изменение климата прямо сейчас происходит быстрее, чем то, что Земля испытывала раньше, но мы также видим, что в этих длительных временных масштабах все имеет тенденцию к стабилизации и стабилизации. Изменчивость является основой естественного отбора, и тот факт, что мы сейчас столь большая изменчивость в индивидуальных чертах мидий означает, что естественный отбор может действовать».
Маккой впервые начала исследовать структуру раковин калифорнийских мидий в 2009 году, когда, вскоре после того, как она начала работать над своей докторской диссертацией, она заметила резкие визуальные различия между более старыми и более новыми раковинами.
«Моя работа заключалась в том, чтобы разрезать мидии пополам и высверлить раковину для измерения изотопов, и случайно я заметила, что старые раковины выглядели совершенно по-другому», - сказала она. «Они были в два раза толще, массивнее, и на их резку ушло вдвое больше времени. В конце концов мы обнаружили, что это верно и для других более старых раковин, найденных в различных местах по всему региону. Это было как бы случайно., но мы не совсем понимали, что происходит."
Теперь, спустя годы после этих первоначальных наблюдений, Маккой и ее команда нашли виновника: глобальное изменение климата и его дестабилизирующее воздействие на наши океаны.
Но, по словам Маккоя, это не повод для откровенного пессимизма.
«Я не знаю, добьется ли этот вид успеха в будущем, но я слишком уверена в естественных процессах экологии и эволюции, чтобы думать, что у нас будут бесплодные океаны», - сказала она. «Это правда, что у нас может быть не так много видов мидий, или что их популяции могут быть меньше и иметь более ограниченный ареал, но я не думаю, что у нас будет океан без мидий."