Окисление океана меняет состав раковин калифорнийских мидий
Калифорнийская мидия (Mytilus californianus) — крупный моллюск, обитающий вдоль скалистого побережья Тихого океана от Мексики до Аляски. Этот «фундаментальный» вид служит домом для сотен других видов и является важным пищевым ресурсом.
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что под влиянием антропогенных изменений состава океанской воды раковины этих мидий ослабевают, становясь более устойчивыми к кислотным условиям.
Поглощение растущих объёмов CO2, производимого человеком, приводит к окислению океана: снижению pH воды и уменьшению доступности карбонат-ионов для построения раковин. Краткосрочные эксперименты показывали, что это может приводить к менее прочным раковинам. Однако долгосрочные исследования особенно ценны для понимания будущей уязвимости видов.
Сравнение данных за 60 лет
Сравнив новые данные с образцами, собранными в 1950-х годах, аспирантка Элизабет Буллард и профессор Каустув Рой обнаружили, что окисление океана меняет минеральный состав раковин мидий: вместо преимущественно арагонита они теперь состоят в основном из кальцита. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
- Арагонит — гораздо прочнее кальцита и лучше защищает от хищников и энергии волн.
- Кальцит — слабее, но не так легко растворяется в кислой среде, что делает его лучшим материалом в условиях окисления воды.
«Мы обнаружили, что сегодня эти мидии действительно выделяют больше кальцита, чем 60 лет назад», — сказала Буллард.
Методология исследования
В конце 1950-х учёный Калтеха Джеймс Додд собрал коллекцию мидий вдоль побережья, установив географический контраст: в холодных северных водах раковины были в основном кальцитовыми, а в тёплых южных — арагонитовыми.
В 2017–2018 годах Буллард повторила этот маршрут, собрав более 100 новых образцов. Каждую раковину вручную измельчали в мелкий порошок, чтобы избежать преобразования арагонита в кальцит из-за нагрева или давления. Затем группа профессора Оливии Грейв из Инженерной школы Джейкобса провела рентгенофазовый анализ (XRD) для определения минерального профиля.
Результаты и значение
Новое исследование показало, что вместо чёткой географической границы между севером и югом кислые воды снижают содержание арагонита в раковинах по всему побережью, делая кальцит доминирующим минералом.
«Для меня было удивительно, насколько велик эффект за 60 лет. Это не такое уж большое время, но эффект был разительным», — отметил профессор Рой.
Исследователи были удивлены, обнаружив, что на минералогию раковин так сильно повлияли именно pH океана и изменение доступности карбонатов, а не температура. Этот вывод был бы невозможен без базовой работы Додда.
«Это исследование подчёркивает важность использования долгосрочных наборов данных и крупных пространственных сравнений», — пишут авторы.
Сейчас Буллард и Рой проводят лабораторные эксперименты, чтобы проверить, как смена арагонита на кальцит может повлиять на прочность и общую функцию раковины мидии.