Ученые исследуют мельчайшие жертвы разлива нефти в округе Ориндж

Историю худшего за десятилетия разлива нефти в Южной Калифорнии до сих пор иллюстрировали душераздирающие образы: покрытые нефтью птицы, гибнущая рыба и загрязненные водно-болотные угодья. Однако, по словам исследователей, эти образы раскрывают лишь часть истории.

Хотя общественное внимание во многом сосредоточено на будущих поколениях китов, морских свиней, тюленей, морских черепах и перелетных птиц, фокус многих ученых сместился на микроскопическую и загадочную экосистему — микробиом.

Это обширное сообщество мелких и микроскопических организмов, составляющих основу пищевой сети в прибрежных морских экосистемах. Она начинается с зоопланктона в мощных течениях и бактериальных колоний в илистых отмелях, расщелинах скал, пологах водорослей и лугах взморника. Далее следуют одноклеточные животные, которые питаются этими колониями, и более крупные хищники.

Сейчас в лабораториях — от NOAA до Калифорнийского университета в Ирвайне — главный вопрос таков: каково было воздействие на вирусы, бактерии, грибы, споры водорослей, зоопланктон, икру и личинок рыб длиной менее четверти дюйма?

Результаты исследований проливают новый свет на потенциальный долгосрочный ущерб окружающей среде от разлива и последствия зависимости страны от ископаемого топлива.

"Когда речь идет о длительном воздействии нефтяных пятен на морские организмы, размер имеет значение, — сказал Джон Инкардона, исследователь-токсиколог из Northwest Fisheries Science Center NOAA в Сиэтле. — Меньшие организмы получат большую дозу. Взрослые животные с жабрами и печенью, как правило, менее уязвимы к токсическому воздействию нефти".

Научные усилия по пониманию того, как разлитая нефть влияет на прибрежную среду Южной Калифорнии, внезапно стали горячей темой для исследований в UC Irvine. Там микробиолог Джоли Лэмб и ее студенты собирают образцы морской воды и водорослей в близлежащем заливе Ньюпорт, чтобы проанализировать и каталогизировать типы, размеры и состав содержащихся в них загрязнителей.

"Каждая экосистема на Земле — от кишечника человека до океанов и водно-болотных угодий — колонизирована микробиомом, который важен для ее благополучия и здоровья, — говорит Лэмб. — И именно здесь разливы нефти в океане оказывают самое большое и потенциально наиболее длительное воздействие — на микробные миры, которые производят половину кислорода, которым мы дышим, и разлагают органическое вещество".

Биолог UC Davis и эксперт по биохимическим механизмам токсичности в морских и пресноводных системах Рон Тьердема в шутку заметил:

"Научное сообщество называет такие катастрофы 'разливами нефти по случаю'. Потому что понимание общего состояния экосистемы начинается на микроуровне".

"Нефть буквально представляет собой тысячу или более химических соединений — от необычно крупных асфальтовых компонентов до мелких и высокотоксичных молекул углерода, — сказал он. — Микроорганизмы, от вирусов до бактерий, способны расщеплять эти соединения для собственной защиты и даже в качестве источника пищи".

"Изучение микробного мира действительно важно, — добавил он, — потому что оно является неотъемлемой частью естественной переработки элементов и углеводородов, содержащихся в нефти".

Воздействие на рыбу и сердце

Для рыб разливы нефти связаны с проблемами с сердцем и деформациями эмбриональных мешочков. Изучая последствия разлива нефти BP в 2010 году на нерест голубого тунца в Мексиканском заливе, исследовательская группа обнаружила, что полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) блокируют "сигнальные пути", которые позволяют ионам калия и кальция проникать в сердечные клеточные мембраны и выходить из них, поддерживая нормальную частоту сердечных сокращений.

Даже очень низкие концентрации сырой нефти могут нарушить эти сигнальные пути, замедляя сердцебиение. Их исследование также предполагает, что кардиотоксичность ПАУ потенциально была общей травмой среди ряда видов вблизи разливов нефти в океанических экосистемах.

Эксперименты с водорослями

В среду команда Лэмб приступила к экспериментам, направленным на лучшее понимание того, как изменение климата, волны тепла, география, океанские течения, а теперь и загрязнение нефтью влияют на уже находящиеся под угрозой леса водорослей Южной Калифорнии, в которых скрываются сложные экосистемы рыб, крабов, улиток, морских ежей, двустворчатых моллюсков и анемонов.

• Один эксперимент призван проверить, как нефть влияет на ранние стадии жизни водорослей, растущих в тщательно контролируемых аквариумах.
• Другой включает изучение поверхностных соскобов с образцов взрослых водорослей и идентификацию химического состава и ДНК-подписей их микробных сообществ, что может сигнализировать о потенциальном дисбалансе в экологических процессах морской среды.

После разливов нефти несколько особенностей делают водоросли и их споры размером с булавочную головку идеальными для научного изучения. К ним относится способность водорослей поглощать химические элементы и неорганические ионы из морской воды и концентрировать их в своих тканях.

Кроме того, водорослями питаются рыбы, которых, в свою очередь, едят морские львы. Еще одна проблема: густые скопления сырой нефти, оседающие на листьях водорослей и стеблях взморника, могут утяжелять их, не позволяя им поглощать достаточно солнечного света для завершения их жизненных циклов.

Предстоит выяснить, повлияет ли разлив каким-либо образом на долгожданный запуск финансируемого за счет грантов проекта по восстановлению водорослей в UC Irvine.

"Там еще много неизвестного", — сказала Лэмб.