Окисление океана негативно влияет на скелеты рыб
Более века мировые океаны становятся всё более кислыми, поглощая растущие объёмы углекислого газа из атмосферы. Для беспозвоночных, таких как моллюски, планктон и кораллы, которые используют растворённые минералы для построения раковин и экзоскелетов, последствия могут быть фатальными.
Однако для некоторых рыб ситуация может быть сложнее.
Используя точные КТ-сканы скелетов скатов, Валентина Ди Санто, научный сотрудник в лаборатории профессора эволюционной биологии Джорджа Лодер, показала, что, хотя окисление океана привело к снижению минерализации некоторых частей скелета, в других областях наблюдался противоположный эффект. Это первое в своём роде исследование предполагает, что продолжающееся потепление и окисление океана могут повлиять на всё: от способа передвижения рыб до их питания. Результаты описаны в статье, опубликованной 9 января в Proceedings of the Royal Society B.
«Этот результат был очень неожиданным, — сказала Ди Санто. — До сих пор большинство исследований было сосредоточено на минерализации экзоскелетов беспозвоночных, потому что мы знаем, что они испытывают очень серьёзные последствия от закисления. Но никто не смотрел, что происходит с позвоночными».
Одна из причин отсутствия таких исследований, по её словам, физиологическая: в отличие от моллюсков или кораллов, у рыб скелеты внутренние.
«В основном считалось, что рыбы будут довольно устойчивыми, — сказала она. — Конечно, закисление вызывает у них стресс — их метаболические速率 повышаются, и исследования показали изменения в поведении — но им удавалось приспосабливаться. Но чем больше мы исследуем, тем больше видим, что существуют сильные негативные эффекты, даже на скелет».
Хотя Ди Санто в итоге нашла эти эффекты, изначально она не искала доказательств влияния закисления на скелеты рыб.
«Я изучала эмбрионы скатов, которые обитают у побережья Новой Англии, и исследовала влияние акклиматизации развития к окислению океана на их физиологию и поведение, — сказала она. — Мне удалось выделить некоторые части скатов и поместить их в КТ-сканер. Это было очень исследовательски; я не знала, что найду».
Она обнаружила уменьшение минерализованного внешнего слоя, или «плиток», хрящевого скелета в крыльях скатов.
«Эти минерализованные плитки важны, потому что у скатов нет плавательного пузыря, поэтому они дают им очень лёгкий, но очень прочный скелет, — сказала она. — Возможно, происходит следующее: из-за потепления океана скаты растут быстрее, и минерализация просто не успевает».
В то же время исследование выявило увеличение минерализации в челюстях скатов и их крурах — видоизменённых брюшных плавниках, которые рыбы используют для «ходьбы» по дну океана.
«Происходит следующее: скаты очень хорошо справляются с буферизацией ацидоза, — сказала Ди Санто, — и в результате у них оказывается очень высокий уровень фосфатов в крови. Я думаю, они затем сбрасывают этот избыток в эти ткани, и результатом является большая минерализация».
«В некотором смысле это можно рассматривать как преимущество, — продолжила она. — Это может означать более сильные челюсти и может повысить эффективность ходьбы с помощью крур. Но обратная сторона в том, что это также означает, что они тяжелее, а плавать на большие расстояния для них уже метаболически затратно, поэтому более тяжёлый скелет снизит их способность к миграции».
В дальнейшем Ди Санто надеется изучить, наблюдаются ли аналогичные эффекты у костистых рыб. Другие исследования предполагали, что высокий уровень CO2 может приводить к деформациям у рыб, но немногие проверяли, связаны ли они именно с закислением.
В конечном итоге, по словам Ди Санто, исследование не только подчёркивает продолжающееся влияние изменения климата, но и демонстрирует, что эти воздействия могут проникать в неожиданные области.
«Я представляла эту работу на конференции прошлым летом, — сказала она, — и люди были шокированы. Эта работа действительно демонстрирует, что последствия изменения климата более широки, чем мы когда-либо думали».