Обычный вид зоопланктона - самых мелких животных в пресноводной пищевой сети - может развить генетическую толерантность к умеренным уровням дорожной соли всего за два с половиной месяца, согласно новому исследованию, опубликованному в Интернете в журнале Environmental. Загрязнение. Исследование впервые продемонстрировало, что животные могут быстро развить более высокую устойчивость к дорожной соли, и указывает на то, что пресноводные экосистемы могут обладать некоторой устойчивостью перед лицом 50-кратного увеличения применения соли против обледенения дорог с 1940-х годов..
Эти животные выработали толерантность всего за два с половиной месяца. Это очень короткий период времени, намного быстрее, чем мы часто думаем о том, что происходит эволюция», - сказал Рик Рельеа, ведущий исследователь и профессор биологических наук Политехнического института Ренсселера. более высокая устойчивость к соли, чем в нетронутых водно-болотных угодьях и озерах, и, в свою очередь, помогает защитить эти экосистемы от воздействия соли».
Исследование является частью проекта Джефферсона в Лейк-Джордж - сотрудничества между Rensselaer, IBM Research и FUND для Лейк-Джордж, - основанного для разработки новой модели технологически обоснованного мониторинга и прогнозирования окружающей среды для понимания и защиты окружающей среды. Экосистема озера Джордж и пресноводные экосистемы по всему миру. Рельеа является директором проекта Джефферсона и старшим попечителем Дэвида М. Даррина '40 в Rensselaer.
Использование противогололедных дорожных солей увеличилось с 0,28 миллиона метрических тонн в год в 1940-х годах до более чем 16 миллионов метрических тонн в год сегодня. В рамках проекта «Джефферсон» лаборатория Relyea проводит серию экспериментов по проверке воздействия дорожной соли на экосистемы. В статье, опубликованной в Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, сообщалось о недавнем исследовании, в котором было обнаружено, что высокий уровень дорожной соли может изменить соотношение полов лягушек; статья в журнале «Экологическая токсикология и химия», в которой задокументировано воздействие дорожной соли и обычного инсектицида на пищевые сети водно-болотных угодий; и статья в журнале «Загрязнение окружающей среды», в которой исследуется потенциальное взаимодействие между дорожной солью, хищниками и конкурентами в пищевых сетях водно-болотных угодий.
В недавно опубликованной работе исследователи проверили, может ли распространенный вид зоопланктона, Daphnia pulex, развить повышенную устойчивость к дорожной соли. Daphnia pulex имеет жизненно важное значение для пресноводных экосистем. Это основной потребитель водорослей и предпочтительный источник пищи для многих видов рыб. Качество воды страдает в экосистемах, где популяции дафний сократились, и потеря дафний может иметь каскадные последствия для пищевой сети. Например, отсутствие здоровых популяций зоопланктона может спровоцировать вредоносное цветение водорослей.
Используя 1200-литровый резервуар, оборудованный для имитации озерных экосистем, исследователи подвергли дафнию воздействию пяти уровней дорожной соли (хлорида натрия), начиная с относительно низкой концентрации 15 миллиграммов хлорида на литр (текущая концентрация в Лейк-Джордж). до высокой концентрации 1000 миллиграммов на литр (имитируя сильно загрязненные озера в Северной Америке). Через два с половиной месяца, примерно от пяти до 10 поколений дафний, исследователи собрали дафний из каждого резервуара и вырастили их потомство в течение трех поколений при низких концентрациях соли..
Исследователи затем изучили, насколько хорошо потомки разных популяций себя чувствовали при последующем воздействии дорожной соли от 30 до 1900 миллиграммов на литр в течение 48 часов. При промежуточных концентрациях соли популяции, ранее подвергавшиеся воздействию повышенных концентраций соли, имели более высокие показатели выживания, чем популяции, ранее подвергавшиеся воздействию естественных концентраций соли. Например, при воздействии 1300 миллиграммов на литр потомки дафний, ранее подвергавшихся воздействию 250 миллиграммов на литр, выживали 92 процента, тогда как потомки дафний, ранее подвергавшихся воздействию 15 миллиграммов на литр, выживали только 46 процентов.
«При самых высоких концентрациях соли ни один из зоопланктона не выжил. Но при умеренных концентрациях, намного превышающих те, что обнаружены в озере Джордж, этот зоопланктон развил более высокую толерантность», - сказал Рельеа. «Это первое исследование, демонстрирующее, что зоопланктон может развить повышенную устойчивость к дорожной соли, и результаты оказались весьма неожиданными».
В ходе последующих исследований лаборатория Relyea проверяет, защищает ли дафния с развившейся толерантностью к дорожной соли пищевую сеть от загрязнения дорожной солью в будущем. Команда также изучает, как развитая толерантность влияет на другие аспекты дафний, такие как их рост, размножение или продолжительность жизни.