Прошло почти десять лет с момента разлива нефти на платформе Deepwater Horizon. Это крупнейшее экологическое бедствие в Соединенных Штатах: почти 5 миллионов баррелей сырой нефти вылилось в Мексиканский залив, что серьезно ухудшило состояние морской экосистемы, непосредственно окружающей место разлива, и оказало непосредственное воздействие на прибрежную среду обитания вдоль 1773 километров береговой линии. Около 10 миллионов галлонов остаются в отложениях на дне залива и могут по-прежнему наносить серьезный физиологический ущерб морской жизни, включая нарушение сенсорных систем.
Морские рыбы полагаются на эффективное функционирование своих сенсорных систем, чтобы выжить. Несмотря на очевидную важность их обонятельной системы (обоняния), воздействие сырой нефти на сенсорную функцию остается в значительной степени неизученным.
Исследователи из Атлантического университета Флориды первыми провели количественную оценку физиологического воздействия сырой нефти на обонятельную функцию морского позвоночного - атлантического ската Hypanus sabinus, пластиножаберной рыбы. Результаты исследования, опубликованные в Scientific Reports, подтверждают, что воздействие сырой нефти в концентрациях, имитирующих концентрации, измеренные в прибрежных районах после разлива нефти Deepwater Horizon, значительно нарушило обонятельную функцию атлантического ската всего через 48 часов воздействия. Эти данные свидетельствуют о том, что воздействие сырой нефти может пагубно сказаться на физической форме, привести к преждевременной смерти и вызвать дополнительные каскадные эффекты через более низкие трофические уровни.
Пластожаберные известны своей хорошо развитой сенсорной системой, которая имеет решающее значение для предупреждения о присутствии хищников, добычи, партнеров и неблагоприятных условий окружающей среды. Любое нарушение этих сенсорных систем может иметь разрушительное воздействие на их выживания и приспособленности», - сказал Стивен М. Каджиура, доктор философии, соавтор, профессор биологических наук в Научном колледже Чарльза Э. Шмидта FAU и директор Исследовательской лаборатории пластинчатожаберных в FAU.
Работа была проведена Элоизой Дж. Кейв в рамках ее степени магистра в лаборатории Кадзиуры. Кейв, который сейчас является доктором философии. Студент Технологического института Флориды применил электрофизиологический анализ для проверки обонятельных реакций скатов, находящихся под чистой водой и водой, обработанной маслом. Она обнаружила, что животные, подвергшиеся воздействию нефти, проявляли меньшую реакцию, с более медленным началом и большей продолжительностью.
В отличие от других сенсорных систем, в которых рецепторные клетки не находятся в непосредственном контакте с окружающей средой, например глаза, внутреннее ухо, боковая линия и электрорецепторы, хемосенсорные клетки органа обоняния подвергаются непосредственному воздействию, через слизь в морскую воду, - сказала Кадзиура.«В результате загрязнители окружающей среды могут напрямую повреждать рецепторные клетки и влиять на обонятельную функцию».
Хотя это исследование было сосредоточено на мелководье, прибрежных видах, глубоководные виды пластиножаберных могут быть очень восприимчивы к воздействию сырой нефти. Исследователи предупреждают, что глубоководные бентосные виды, такие как скаты - тип хрящевых рыб, которые развиваются в течение длительного времени в икрой на морском дне, - в частности, могут постоянно подвергаться воздействию высоких концентраций сырой нефти в отложениях в течение чувствительных периодов развития. Кроме того, поскольку скорость метаболизма морских организмов значительно снижается с температурой и, следовательно, с глубиной, глубоководные виды пластиножаберных имеют гораздо более низкую скорость метаболизма, чем мелководные виды, и, следовательно, могут гораздо медленнее метаболизировать сырую нефть. Это длительное воздействие может проявляться другими или более серьезными последствиями.
«В полевых условиях животные, скорее всего, столкнутся с различными концентрациями воздействия, которые могут быть выше или ниже концентрации, используемой в нашем исследовании», - сказал Кадзиура.«Это острое воздействие может вызвать другие физиологические реакции, потенциально усугубляющие неблагоприятные последствия измененной обонятельной функции. Даже если масло не вызывает немедленной или прямой смерти, сублетальные эффекты все же могут снизить физическую форму или способствовать преждевременной смерти."
Сырая нефть содержит много сложных органических и неорганических соединений, включая тяжелые металлы, такие как алюминий, марганец, кобальт, медь, цинк и ртуть. Тяжелые металлы могут блокировать каналы ионов натрия и кальция в обонятельных системах костистых рыб - разнообразной группы лучеперых рыб - что приводит к снижению обонятельных реакций. Кроме того, водорастворимые фракции сырой нефти вызывают гиперплазию, некроз и поражение обонятельного эпителия. Все эти физические оскорбления могут привести к снижению обонятельной чувствительности к химическим раздражителям.