Солеустойчивый зоопланктон растет слишком медленно, чтобы предотвратить вызванное солью цветение водорослей

Мелкие животные в основании пресноводной пищевой цепи могут быстро адаптироваться к солевому загрязнению — от таких источников, как зимнее противообледенение дорог, сельское хозяйство и добыча полезных ископаемых — но за определенную цену. В специальном декабрьском выпуске Philosophical Transactions of the Royal Society B, посвященном засолению пресных вод, исследование показывает, что адаптированный к соли пресноводный зоопланктон растет на 65 процентов медленнее, чем обычный.

«У эволюции солеустойчивости есть и преимущество, и недостаток», — сказал Рик Релиа, главный исследователь, профессор и директор Института пресной воды Даррина, член Центра биотехнологий и междисциплинарных исследований Политехнического института Ренсселера. «Преимущество в том, что животные лучше защищены в условиях умеренного солевого загрязнения. Но за эту устойчивость к соли приходится платить, и, как показывает эта работа, одним из недостатков является то, что животные растут гораздо медленнее».

Это открытие — одна из двух статей в специальном выпуске «Соль в пресных водах: причины, экологические последствия и будущие перспективы». Выпуск исследует, как деятельность человека, увеличивающая концентрацию солей в реках, водно-болотных угодьях и озерах, «негативно влияет на биоразнообразие пресных вод, а также на функции экосистем и услуги, от которых зависят человеческие общества».

Исследовательская группа Релиа, изучающая влияние соли на водные среды в рамках проекта Джефферсона на озере Джордж, также внесла вклад в виде аналитической статьи, привлекающей внимание к неадекватному регулированию. В статье «Для защиты пресноводных экосистем от засоления необходимы нормативные акты» команда указала на региональные несоответствия в правилах, регулирующих допустимые уровни засоления, и на неспособность дифференцировать различные типы солей, несмотря на их сильно различающееся воздействие на окружающую среду.

«Если мы хотим предотвратить вред, наносимый солевым загрязнением нашим пресноводным экосистемам, нам нужны эффективные правила, основанные на науке и защищающие пресные воды во всех экосистемах, а не в политических юрисдикциях», — сказал Мэтт Шулер, первый автор аналитической статьи.

Исследовательская статья «Эволюционная толерантность к засолению пресных вод у зоопланктона: компромиссы жизненного цикла, перекрестная толерантность и снижение каскадных эффектов» — одна из 14 статей, опубликованных лабораторией Релиа за последние два года по влиянию соли на водные экосистемы. В 2017 году команда опубликовала исследование, показывающее, что обычный вид зоопланктона, Daphnia pulex, может эволюционно развить генетическую устойчивость к умеренным уровням дорожной соли всего за два с половиной месяца. Позже в том же году исследование, проведенное совместно с исследователем из Ренсселера Дженнифер Херли, показало, что у адаптированного к соли зоопланктона подавлены циркадные ритмы.

«Мы знали, что могут быть компромиссы, и хотели понять, как эти компромиссы проявляются — от отдельного организма до экосистемы», — сказал Билл Хинтц, первый автор исследовательской статьи.

При использовании потомков того же солеустойчивого зоопланктона, которого команда вырастила в предыдущем году, быстро стало очевидно: устойчивость сохраняется. Хотя между исходной популяцией и их потомками прошло около 30 поколений, обе группы показали одинаковую устойчивость к соли.

Обычный зоопланктон, питающийся водорослями, погибает в условиях умеренной солености. Это вызывает «каскадный эффект» солевого загрязнения, при котором засоленная пресная вода становится подверженной цветению водорослей. Хотя солеустойчивый зоопланктон выживает в условиях умеренной солености, его более медленный рост означал, что устойчивые популяции не смогли контролировать цветение водорослей в присутствии самой распространенной дорожной соли — хлорида натрия (NaCl). Однако солеустойчивый зоопланктон смог контролировать цветение водорослей в присутствии умеренного загрязнения двумя альтернативными дорожными солями: хлоридом магния (MgCl₂) и хлоридом кальция (CaCl₂).

«Поскольку солеустойчивые Daphnia способны выжить, можно было бы надеяться, что большого цветения водорослей не будет. Мы видим это для некоторых типов солей, но не для всех», — сказал Релиа. «Зоопланктон защищен, но это не всегда останавливает цветение фитопланктона».

Команда также установила, что, хотя зоопланктон развил более высокую солеустойчивость в присутствии хлорида натрия, он также стал более устойчивым к другим распространенным солевым загрязнителям, таким как хлорид магния и хлорид кальция — черта, известная как «перекрестная толерантность».