Умеренные морские тепловые волны угнетают размножение морских ежей у тихоокеанского побережья
Новое исследование показывает, что морские ежи подавляют размножение при температурах, значительно ниже летальных.
Морские ежи — ключевой, но часто разрушительный элемент экосистемы водорослевых лесов тихоокеанского побережья. Однако остаётся загадкой, что вызывает циклы взрывов и спадов их численности и как на них влияют учащающиеся морские тепловые волны.
Исследование биологов Калифорнийского университета в Беркли показывает, что популяции морских ежей у тихоокеанского побережья более уязвимы к тепловым волнам, чем считалось. Животные снижают репродуктивную активность при температурах, существенно ниже тех, что убивают их.
По мере роста температуры океана из-за глобального потепления этот более низкий порог означает, что резкие сокращения популяций морских ежей могут происходить чаще, чем предсказывали биологи, влияя на прибрежную среду, которая зависит от баланса между водорослями и ежами.
«Мы показываем, что сокращения численности молоди — в данном случае морских ежей, — которые мы наблюдали за последние четыре десятилетия и которые связаны с морскими тепловыми волнами, происходят не из-за летального стресса, а отчасти из-за подавления размножения температурой», — говорит ведущий автор исследования Дэниел Окамото.
Результаты предполагают, что другие морские организмы — от брюхоногих и кораллов до устриц и мидий — могут аналогичным образом испытывать репродуктивное угнетение при сублетальных температурах.
Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.
Больше ежей — меньше водорослей
За последние 35 лет биологи задокументировали изменения популяций морских ежей после морских тепловых волн, но картина была загадочной. В Южной Калифорнии популяции сокращаются в год после тепловых волн, а у побережья Северной Калифорнии — увеличиваются.
Часть сложности в изучении этих колебаний связана с тем, что личинки ежей микроскопические и рассеиваются в открытом море на несколько недель или месяцев. «Мы понятия не имеем, куда они уходят или откуда приходят, и, следовательно, не можем понять, почему мы видим наблюдаемые нами закономерности», — отмечает Окамото.
«В Южной Калифорнии этот процесс был действительно скоррелирован с морскими тепловыми волнами в годы Эль-Ниньо. Каждый раз, когда происходило тёплое водное событие, мы наблюдали исчезновение множества этих новых детёнышей ежей, выпадающих из планктона. По сути, исчезновение поставки личинок».
Репродуктивное отключение при умеренном нагреве
Чтобы выяснить причину, учёные проанализировали 30-летние данные о прибрежных температурах и популяциях личинок и взрослых особей пурпурного морского ежа. Затем они провели лабораторные эксперименты, тестируя реакцию красных и пурпурных ежей на длительное воздействие повышенных температур.
Они обнаружили, что хотя взрослые особи и личинки начинают погибать при температурах 23–25°C и 20–22°C соответственно, взрослые самки перестают производить яйца при более низких температурах — около 18°C. Это происходило даже при обилии пищи и здоровых гонадах.
Время тепловой волны также критически важно. Летние морские тепловые волны в Южной Калифорнии не так проблематичны, как волны, продолжающиеся до осени и начала зимы (сентябрь–декабрь), когда взрослые самки в норме должны производить яйца.
Морское потепление в Северной Калифорнии и Британской Колумбии обычно не достигает температур, аналогично влияющих на размножение. В отличие от Южной Калифорнии, где тепловые волны уменьшают поставку личинок, связанное с тепловыми волнами увеличение личинок в северной Калифорнии способствует чрезмерному выеданию водорослевых лесов.