Новое исследование тихоокеанских устриц и личинок средиземноморских мидий показало, что ранние личиночные стадии чувствительны к состоянию насыщения, а не к углекислому газу (CO2) или pH (кислотности) как таковым.
Состояние насыщения – это мера того, насколько морская вода вызывает коррозию раковин карбоната кальция, сделанных личинками двустворчатых моллюсков, и насколько легко личинкам производить свои раковины. Более низкая степень насыщения связана с более агрессивной морской водой.
По словам исследователей, увеличение количества CO2 снижает состояние насыщения, а состояние насыщения очень чувствительно к CO2.
Ученые использовали уникальные химические манипуляции с морской водой, чтобы определить чувствительность состояния насыщения для личинок двустворчатых моллюсков, таких как мидии и устрицы.
Результаты исследования, которое финансировалось Национальным научным фондом (NSF), опубликованы на этой неделе в журнале Nature Climate Change.
«Биологи-океанологи предположили, что ранние стадии жизни морских организмов могут быть особенно чувствительны к закислению океана, но лежащие в основе механизмы остаются неизвестными для большинства видов», – говорит Дэвид Гаррисон, программный директор Отдела наук об океане NSF, который финансировал исследования через конкуренция за закисление океана.
Директораты NSF по геонаукам и биологическим наукам поддержали награды за закисление океана.
«Это исследование является важным шагом, – говорит Гаррисон, – в том, чтобы предсказать и, возможно, смягчить последствия закисления океана для прибрежных ресурсов."
Неисправности коммерческого инкубатория
Полученные данные помогают объяснить неудачи коммерческих инкубаториев и почему улучшение химического состава воды в этих инкубаториях было успешным.
В рыбоводных заводах по разведению моллюсков сейчас изменяется химический состав воды, чтобы создать более благоприятные условия насыщения для молодых двустворчатых моллюсков.
«Двустворки существуют уже давно и пережили различные геологические периоды высокого уровня углекислого газа в морской среде», – говорит Джордж Вальдбассер, морской эколог и биогеохимик из Университета штата Орегон (OSU) и ведущий автор статьи.
"Разница в том, что в прошлом уровень щелочности (противоположный кислотности) увеличивался в CO2, что поддерживало более высокое состояние насыщения по сравнению с pH. В современном океане процессы, которые способствуют буферизации океана, не могут поспевать за темпами увеличения выбросов CO2.
«Пока уровень насыщения высок, устрицы и мидии, которые мы тестировали, могли выдерживать концентрации CO2 почти в 10 раз больше, чем сегодня."
Идея о том, что развитие и рост двустворчатых моллюсков не так связаны с уровнями CO2 или pH, как считалось ранее, поначалу кажется положительной.
Однако верно обратное, говорит Вальдбассер.
Личинки чувствительны к состоянию насыщения
Личинки устриц и мидий настолько чувствительны к состоянию насыщения (которое снижается за счет увеличения CO2), что порог опасности будет преодолен «десятилетиями или столетиями», говорит Вальдбюссер, когда одно только повышение CO2 (и снижение pH) могло бы создать угрозу. угроза личинкам двустворчатых моллюсков.
«При нынешних темпах изменений водам у побережья Орегона не так много места, чтобы, например, поглотить больше CO2, не пересекая порог», – говорит Вальдбассер.
Исследование основано на предыдущих исследованиях Вальдбюссера и его коллег, которые описали механизмы, с помощью которых молодые двустворчатые моллюски создают свои раковины после оплодотворения.
Исследователи обнаружили, что молодые устрицы и мидии наращивают свои раковины в течение 48 часов, чтобы успешно начать кормление с достаточно высокой скоростью, чтобы выжить, и что скорость образования раковин требует значительных затрат энергии.
В присутствии кислой воды устрицам и мидиям приходилось тратить слишком много энергии на строительство раковин, и им не хватало энергии, чтобы плавать и добывать пищу.
Тонущий моллюск
«В инкубаториях это называют« синдромом ленивых личинок », потому что эти крошечные устрицы просто тонут в воде и перестают плавать», – говорит Вальдбассер.
"У этих организмов есть действительно чувствительные окна к закислению океана – даже более чувствительные, чем мы думали."
В текущем исследовании исследователи использовали изображения с высоким разрешением для анализа развития раковин устриц и мидий.
Они обнаружили, что организмы, размер которых составляет примерно 1/100 диаметра человеческого волоса, образуют полную оболочку из карбоната кальция в течение шести часов, примерно через 12 часов после оплодотворения.
Однако измените химию океана немного, и большая часть раковин не будет нормально развиваться.
Те, которые есть, меньше по размеру, что приводит к потенциально более слабым организмам, которым требуется больше времени, чтобы достичь размера, при котором они могут поселиться во взрослой жизни.
«Когда вода более насыщенная и имеет большую щелочность, это помогает компенсировать более высокие уровни углекислого газа, обеспечивая продолжение образования раковин, а также увеличивает раковины», – говорит Вальдбассер. "Это может существенно повлиять на их живучесть."