Веслоногие рачки – это мелкие морские животные, которые многочисленны, широко расселены и служат основными структурными компонентами пищевой сети океана. Группа ученых из Университета Коннектикута, Университета Цзинань в Китае и Университета Вермонта обнаружила, что вид копепод под названием Acartia tona может справиться с изменением климата, но за свою цену.
Их исследование было опубликовано сегодня в журнале Nature Climate Change.
«У нас есть проблема изменения климата, и в океане это многогранная проблема, потому что это не просто потепление, океан становится более кислым там, где pH снижается по мере того, как мы закачиваем больше CO2 в атмосферу.
Организмам нужно справляться, они подвергаются большему стрессу, и все происходит очень быстро », – говорит Ханс Дам, профессор морских наук Калифорнийского университета.
Дам объясняет, что предыдущие исследования показывают, что некоторые животные будут более чувствительны, чем другие, к изменениям, таким как изменение pH.
Предыдущие исследования веслоногих рачков показали, что они не особенно чувствительны к изменениям pH, но Дам указывает, что эти исследования проводились только с одним или несколькими поколениями к одному стрессору, и демонстрирует их способность адаптироваться, а не адаптироваться. Это новое исследование не только рассматривает адаптацию 25 поколений, но и рассматривает как потепление, так и закисление океана (OWA), то, что до сих пор делали немногие исследования.
«Если вы хотите изучить долгосрочные эффекты, вы должны учитывать тот факт, что животные будут адаптироваться к изменениям или стрессу в окружающей среде, но для этого вам необходимо провести правильные эксперименты.
Большинство людей не проводят эти эксперименты с животными, потому что обучение в нескольких поколениях занимает много времени."
Исследователи изучали приспособленность или способность популяции воспроизводить себя за одно поколение и то, как приспособленность будет меняться от поколения к поколению в условиях повышенного OWA.
Первое поколение, подвергшееся новым условиям OWA, претерпело резкое сокращение более чем на 50% населения, говорит Дам. Как будто OWA был большим молотком, который сильно снизил приспособленность населения. К третьему поколению население в основном восстановилось. Однако к 12-му поколению исследователи снова начали замечать спад.
Хотя веслоногие ракообразные были способны адаптироваться, адаптация была ограничена, потому что приспособленность никогда полностью не восстанавливалась, и исследователи подозревают, что существуют некоторые антагонистические взаимодействия, ведущие к ситуации перетягивания каната между адаптацией к потеплению и подкислению. Эти антагонистические взаимодействия затрудняют прогнозирование ожидаемых ответов.
Джеймс де Майо, соавтор и доктор философии из Университета штата Коннектикут.D. студент добавляет: «Возможно, в этом проекте важно подчеркнуть, что эффекты потепления в сочетании с подкислением не одинаковы для каждого поколения или организма, которые адаптируются к этой среде.
На это указывают данные и почему адаптация ограничена. В то время как в промежуточных поколениях организмы могут быть очень хорошо адаптированы, в более поздних поколениях эффекты потепления и подкисления начинают по-разному влиять на популяцию. Это одна из самых захватывающих частей исследования. Это не статичный ожидаемый результат того, как организмы или их популяции будут продолжать расти или разлагаться."
Например, объясняет де Майо, если вы возьмете людей из более поздних поколений, которые адаптировались к экспериментальным условиям OWA, и поместите их в условия сегодняшнего океана, они бы тоже не выжили.
«Это одно из негативных последствий: способность не переносить изменения окружающей среды – это цена и непредсказуемое последствие эволюционной адаптации многих систем, а не только веслоногих ракообразных», – говорит де Майо.
Исследователи отмечают, что исследования, посвященные отдельным факторам стресса, сопряжены с риском сделать слишком упрощенные выводы о способности организма к адаптации, что особенно рискованно при выводе о таком неотъемлемом компоненте пищевой сети, как веслоногие рачки.
«В частности, когда вы задействуете живые организмы, возникают сложности, которые невозможно предсказать», – говорит Дам. "Априори вы можете делать прогнозы, но у вас нет уверенности, что они будут разворачиваться таким образом.
В биологии это называется «эмерджентными свойствами» или вещами, которые вы не можете предсказать, исходя из того, что вам известно заранее, и это исследование является хорошим примером."
Вспоминая сравнение с молотом, Дам говорит, что воздействие на популяцию веслоногих ракообразных имеет волновой эффект во всей пищевой сети и за ее пределами.
«Если физическая подготовка снизится, скажем, на 10%, то в будущем мы получим сокращение численности популяции на 10%, а поскольку эти животные являются основным источником пищи для рыбы, сокращение мирового рыболовства на 10% является довольно значительным», – говорит Дам. "И это действительно лучший сценарий, поскольку в лаборатории они по сути живут в условиях отеля, так что 10% не принимают во внимание другие факторы, такие как хищничество или болезнь. В реальном мире мы могли видеть, что восстановление физической формы на самом деле намного хуже."
Кроме того, Дам указывает на другое значение: веслоногие ракообразные улавливают CO2, и сокращение их количества снижает способность океана связывать углерод, что является плохой новостью в то время, когда требуется большее связывание углерода.
Хотя исследование обещает быструю адаптацию, оно напоминает о том, что, как и во многих других природных явлениях, есть одна загвоздка.
"Есть несколько приятных новостей о том, что да, идет восстановление физической формы, но есть также отрезвляющие новости о том, что эволюционное спасение еще не завершено. Бесплатных обедов не бывает ", – говорит Дам.