Исследования того, как глобальные изменения влияют на морские организмы, долгое время были сосредоточены на физиологических эффектах - например, снижение способности устрицы строить или поддерживать прочную раковину в океане, который становится более кислым из-за избыточного уровня углекислого газа.
В последнее время исследователи начали исследовать, как различные аспекты глобальных изменений могут нарушить поведение животных.
Теперь исследование под руководством доктораЭмили Ривест из Вирджинского института морских наук Уильяма и Мэри обобщает результаты этих новаторских поведенческих исследований, выявляя как общие закономерности, так и интригующие отклонения, и обеспечивает концептуальную основу, которая поможет направить будущие исследования в этой новой области.
«Изменение климата значительно повлияет на морские организмы, изменив сенсорные пути», - говорит Ривест, доцент VIMS. «Это будет иметь последствия для экологических и эволюционных взаимодействий, включая спаривание, хищничество и выбор среды обитания».
В качестве примера она цитирует исследование 2016 года, проведенное под руководством соавтора Бриттани Джеллисон из Калифорнийского университета в Дэвисе, которое показало, что подкисление океана делает улиток из приливных бассейнов более склонными к хищничеству морских звезд, мешая их способности обрабатывать и реагировать на химические сигналы, которые морские звезды оставляют в воде. Продолжающееся исследование под руководством VIMS в Чесапикском заливе также изучает, как закисление океана может повлиять на взаимодействие хищник-жертва - между синими крабами и моллюсками.
Текущее исследование, основанное на обзоре 120 соответствующих журнальных статей, опубликовано в последнем выпуске Frontiers in Marine Science. Помимо Ривеста и Джеллисона, в соавторстве с ним были Габриэль Нг, Эрин Саттертуэйт, Сьюзан Уильямс и Брайан Гейлорд из Калифорнийского университета в Дэвисе и Ханна Брэдли из Университета Джеймса Мэдисона. Исследование финансировалось Национальным научным фондом.
Сенсорные пути
Одна из целей исследования состояла в том, чтобы выяснить, как человеческое давление на окружающую среду может влиять на каждый этап сенсорных путей между морскими организмами.
«В нашем обзоре, - говорит Ривест, - подчеркивается, что поведение является результатом сенсорного пути, который включает производство информации, передачу этой информации через окружающую среду, получение информации организмом, а затем ответ - что организм решает делать с информацией». В обзоре также проводится различие между информацией, полученной случайно - которую ученые называют сигналом - и информацией, которую организм производит преднамеренно - сигналом.
«Знание того, где и в скольких местах изменение климата прерывает этот путь, - добавляет она, - поможет нам предвидеть, как оно может повлиять на более широкие экологические процессы, такие как пищевая сеть и динамика населения».
Добавляет Саттертуэйт: «Если мы сможем лучше понять, где факторы стресса, связанные с изменением климата, влияют на сенсорный путь, тогда мы сможем разработать более целенаправленные, эффективные меры по управлению и сохранению».
Проведенный командой обзор выявил примеры воздействия глобальных изменений на всех этапах сенсорного пути. Например:
- Исследования со слабой рыбой и горбылем, популярными рекреационными видами рыб в Чесапикском заливе, показали, что более теплые воды и повышенная мутность изменяют звуки, которые самцы обоих видов используют для привлечения самок, что потенциально влияет на успех размножения.
- Исследования бакланов показывают, что повышенная мутность из-за загрязнения питательными веществами и более частые ливни могут ухудшать светопропускание, что, возможно, снижает успешность кормления этих хищных птиц с хорошим зрением.
- Исследование 2013 года показало, что выращивание личинок кобиа в водах с повышенным уровнем углекислого газа влияет на их отолиты, что, вероятно, изменяет их способность обнаруживать звук. Отолиты - это кальцинированные тела во внутреннем ухе, которые позвоночные используют для восприятия гравитации и движения.
Команда выбрала в качестве последствий глобальных изменений те, которые были перечислены Межправительственной группой экспертов по изменению климата в ее последнем отчете: повышение температуры, закисление океана, расширение зон с низким содержанием кислорода, изменение солености, повышенное излучение УФ-В, повышенная мутность, измененная гидродинамика, большая стратификация и избыток питательных веществ. МГЭИК - это орган ООН, которому поручено руководить международным реагированием на кризис изменения климата.
Думай глобально, действуй локально
Выводы группы имеют значение как в глобальном, так и в местном масштабе.
«Во-первых, - говорит Ривест, - мы обнаружили, что существуют некоторые обобщаемые механизмы. Если стрессор глобального изменения влияет на производство визуального сигнала или сигнала, он, вероятно, также повлияет на производство акустических и химических сигналов и сигналов, и наоборот». закисление океана, низкий уровень кислорода, изменения солености и повышенная мутность - четыре из них повлияли на несколько органов чувств. Было обнаружено, что закисление океана влияет на производство визуальных, обонятельных и слуховых сигналов и сигналов.
«Мы думаем, что общим знаменателем может быть физиологический стресс», - говорит Ривест. «Изменение температуры, солености или закисления океана вызывает стресс у организма и может ухудшить его способность производить сигнал или сигнал».
Но когда дело доходит до передачи, обзор группы показал, что стрессоры глобального изменения, как правило, влияют только на один режим - акустический, визуальный или обонятельный. Например, Ривест цитирует исследование, в котором было установлено, что на упадок коралловых рифов во Флориде существенно повлияло увеличение содержания азота в поверхностных стоках.
«Это одно из преимуществ такой работы, которую я вижу, - говорит Ривест. «Если вы сможете лучше понять взаимосвязь между путями и более локальными факторами стресса, такими как загрязнение питательными веществами, у вас будет более удобный способ изменить ситуацию. Вместо того, чтобы пытаться повлиять на поведение всего мира - снизить выбросы углерода - вы могли бы работать над устранением местных причин загрязнения, таких как расчистка земель и ливневые стоки. Эти локальные решения могут быть более эффективными в некоторых местах, и в настоящее время им не уделяется столько внимания».