"У этих животных развилась толерантность всего за два с половиной месяца. Это действительно короткий период времени, намного быстрее, чем мы часто думаем об эволюции », – сказал Рик Рельеа, ведущий исследователь и профессор биологических наук в Политехническом институте Ренсселера. "Обнадеживающее сообщение заключается в том, что в некоторой степени зоопланктон может развить более высокую толерантность к соли, чем в нетронутых водно-болотных угодьях и озерах, и, в свою очередь, помочь защитить эти экосистемы от воздействия соли."
Исследование является частью проекта Джефферсона на озере Джордж – сотрудничества между Rensselaer, IBM Research и The FUND for Lake George – основанного для разработки новой модели технологического мониторинга окружающей среды и прогнозирования для понимания и защиты экосистемы озера Джордж. и пресноводные экосистемы по всему миру. Релиа – директор Джефферсонского проекта и Дэвида М. Даррин ’40 Старший председатель совета директоров Rensselaer.
Использование антиобледенительных дорожных солей увеличилось с .28 миллионов метрических тонн в год в 1940-х годах до более 16 миллионов метрических тонн в год сегодня. В рамках проекта Джефферсона лаборатория Relyea проводит серию экспериментов, чтобы проверить влияние дорожной соли на экосистемы. Недавнее исследование было опубликовано в статье в Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, в которой было обнаружено, что высокие уровни дорожной соли могут изменить соотношение полов у лягушек; статья в журнале «Экологическая токсикология и химия», в которой задокументировано влияние дорожной соли и обычного инсектицида на пищевые сети водно-болотных угодий; и статья в «Загрязнение окружающей среды», в которой изучались потенциальные взаимодействия 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.
Дафния пулекс жизненно важна для пресноводных экосистем. Он является основным потребителем водорослей и предпочтительным источником пищи для многих видов рыб. Качество воды ухудшается в экосистемах, где популяции дафний сократились, и потеря дафний может иметь каскадные последствия через пищевую сеть.
Например, отсутствие здоровых популяций зоопланктона может спровоцировать вредоносное цветение водорослей.
Используя 1200-литровые резервуары, имитирующие экосистемы озер, исследователи подвергли дафний воздействию пяти уровней дорожной соли (хлорида натрия) от относительно низкой концентрации хлорида 15 миллиграммов на литр (текущая концентрация в озере Джордж) до высокой концентрации в 1000 миллиграммов. за литр (имитирует 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.
Затем исследователи изучили, насколько хорошо потомки разных популяций жили при последующем воздействии дорожной соли от 30 до 1900 миллиграммов на литр в течение 48 часов. При промежуточных концентрациях соли у популяций, ранее подвергавшихся воздействию повышенных концентраций соли, были более высокие показатели выживаемости, чем у популяций, ранее подвергавшихся воздействию естественных концентраций соли.
Например, при воздействии 1300 миллиграммов на литр у потомков дафний, ранее подвергавшихся воздействию 250 миллиграммов на литр, выживаемость составила 92 процента, тогда как потомки дафний, ранее подвергавшихся воздействию 15 миллиграммов на литр, выжили только 46 процентов.
"При самых высоких концентрациях соли ни один зоопланктон не выжил. Но при умеренных концентрациях, гораздо более высоких, чем в озере Джордж, этот зоопланктон развил более высокую устойчивость », – сказал Рельеа. «Это первое исследование, демонстрирующее, что зоопланктон может развить повышенную устойчивость к дорожной соли, и результаты были довольно неожиданными."
В ходе последующих исследований лаборатория Relyea проверяет, защищают ли дафнии с развитой устойчивостью к дорожной соли пищевую сеть от загрязнения дорожной солью в будущем. Команда также изучает, как сформировавшаяся толерантность влияет на другие аспекты дафний, такие как их рост, размножение или продолжительность жизни.