Секретная жизнь губок

Губки — древние морские животные, широко распространённые в океанах и, по-видимому, менее подверженные влиянию потепления и закисления океана.

Новое исследование показывает, что они также могут выживать при низком уровне кислорода.

Это удивительное открытие, поскольку большинство губок в современных морях редко подвергаются естественному воздействию низкого содержания кислорода.

Учёные предполагают, что их устойчивость — результат долгой эволюционной истории и воздействия переменных концентраций кислорода в геологическом времени.

Роль в экосистемах

В океанах насчитывается более 8000 видов губок. Они являются многоклеточными организмами с системой водных каналов, пор и камер, которые прокачивают воду через тело.

Их специализированные клетки (хоаноциты) высокоэффективны: губки могут прокачать объём, равный собственному, за считанные секунды.

Способность губок перерабатывать воду и эффективно улавливать мелкие частицы — их ключевая экологическая функция, связывающая водную толщу с морским дном. Некоторые виды показали высокую толерантность к стрессорам изменения климата, таким как температура и кислотность (pH).

Губки в прошлых океанах

Губки — древние организмы. Недавно описанные окаменелости возрастом 890 миллионов лет могут отодвинуть дату появления первых животных почти на 300 миллионов лет раньше, чем считалось (до Кембрийского взрыва 540 млн лет назад).

Если предки современных губок существовали около 900 миллионов лет назад, они пережили Мариноанское оледенение (657–645 млн лет назад), когда океаны были крайне бедны кислородом, а также широкие колебания pH, температуры и солёности.

Толерантность к низкому кислороду

Эксперименты подтверждают этот сценарий, демонстрируя удивительную устойчивость губок к низкому содержанию кислорода.

В лабораторных экспериментах четыре вида губок из северо-восточной Атлантики и юго-западной части Тихого океана подвергались воздействию пяти режимов с низким содержанием кислорода (40%, 20%, 6%, 5% и 1,5% от насыщения воздухом) в течение 7–12 дней.

Результаты:

• Все, кроме одного вида, выжили в экстремальных условиях. Один вид начал погибать только при самой низкой концентрации (1,5%).
• В большинстве экспериментов гипоксические условия не влияли значительно на скорость дыхания губок, что говорит об их способности поглощать кислород при очень низких концентрациях в окружающей среде.
• В ответ на нехватку кислорода губки демонстрировали изменения формы и структуры, максимизируя способность к поглощению кислорода.

Губки в будущих океанах

Тёплая вода удерживает меньше кислорода, и деоксигенация океана — одно из основных последствий изменения климата.

Хотя среднее падение уровня кислорода в океане прогнозируется на уровне 4%, локально и регионально эффекты могут быть гораздо более экстремальными, особенно в прибрежных водах, где эвтрофикация усугубляет проблему.

Именно в этих прибрежных зонах (на глубинах 20–30 м) каменистые рифы обычно доминируют губки. Способность губок выживать в условиях низкого содержания кислорода означает, что они, вероятно, будут лучше переносить возможные будущие условия, чем другие донные организмы, и станут «победителями» в меняющихся океанах.