Защита уязвимых полярных экосистем через картирование биоразнообразия

Полярные регионы содержат огромное, неисследованное биоразнообразие, но являются одновременно самыми угрожаемыми и наименее изученными областями мира.

Учёные под руководством Университета Восточной Англии (UEA) и Британской антарктической службы (BAS) призывают создать «дорожную карту» полярных экосистем, чтобы заполнить этот пробел в знаниях, сохранить полярную жизнь и защитить «нашу повседневную жизнь и здоровье нашей планеты». Исследование должно картировать всё биоразнообразие этих регионов — от атмосферы до глубокого моря и от суши до океанов.

Авторы заявляют, что необходимы согласованные действия для смягчения воздействия потепления на полярные экосистемы через природоохранные усилия, для устойчивого управления этими уникальными средами обитания и их экосистемными услугами, а также для устойчивого биопроспектирования новых генов и соединений для пользы общества.

Статья «Multi-omics for studying and understanding polar life» опубликована в Nature Communications. Соавторами работы выступили UEA, BAS и Университет Билефельда (Германия).

Полярные экосистемы наиболее угрожаемы, поскольку наиболее чувствительны к глобальному потеплению. Они исчезают быстрыми темпами, а вместе с ними — вся биология, обеспечивающая экосистемные услуги и биологически обусловленную регуляцию климата, включая углеродный цикл.

Профессор Томас Мок, профессор морской микробиологии в Школе наук об окружающей среде UEA, является ведущим автором совместно с профессором Мелоди Кларк, руководителем проекта в Британской антарктической службе.

Почему это важно?

• Прогнозы биоразнообразия для полярных регионов можно надёжно построить, только имея достаточно глубокое понимание разнообразия, экологических функций и взаимосвязей полярных организмов, а также их устойчивости к изменению климата.
• Эти удалённые регионы играют существенные, часто недооценённые роли в углеродном цикле и управляют глобальными потоками питательных веществ и растворённого органического вещества. Следовательно, полярные экологические процессы тесно связаны с нашей повседневной жизнью и здоровьем планеты.
• Существуют убедительные доказательства того, что вызванные климатом изменения в полярных регионах уже меняют распространение видов на суше и в море, что оказывает серьёзное влияние на функционирование экосистем.

Угрозы для полярных регионов

• В Арктике температура растёт как минимум в четыре раза быстрее, чем в других местах, что дестабилизирует арктический струйный поток и увеличивает вероятность экстремальных погодных явлений.
• На суше таяние вечной мерзлоты и разрушение арктических береговых линий высвобождают многовековые запасы углерода, микроэлементы, питательные вещества и потенциально даже древние вирусы и патогенные бактерии.
• В океанах усиленное сезонное таяние морского льда слишком сильно стабилизирует поверхностные воды, что снижает количество питательных веществ, необходимых для первичного производства.
• Ситуация в Южном океане и на Антарктическом континенте также мрачна. Южный океан ответственен за поглощение трёх четвертей антропогенного тепла, поглощаемого океаном, и до половины поглощения углерода. Он обеспечивает около 40% глобального поглощения антропогенного CO₂ океаном и около 50% общего поглощения атмосферой.

Роль технологий и призыв к действию

Профессор Кларк отмечает, что технологии секвенирования кардинально изменили наши возможности расшифровки работы организмов, но их применение в полярной биологии остаётся относительно низким.

Профессор Мок подчёркивает: «С сокращением холодных регионов нашей планеты существует настоятельный императив получить полные геномные последовательности для разнообразных организмов, населяющих полярные экосистемы... Это позволит шире применять омиксные технологии к полярным видам, что революционизирует наше понимание эволюции в холоде и адаптивных реакций на потеплевший мир».

Геномный скрининг предлагает возможности не только для выявления популяций, находящихся в состоянии стресса, но и для мониторинга инвазивных видов, способствуя тем самым раннему вмешательству.