|
Сжигание ископаемого топлива влечет за собой повышение концентрации углекислого газа в атмосфере, откуда СО2 попадает в океан. Когда углекислый газ растворяется в морской воде, образуются карбонат-ионы, которые понижают pH. Это влияет на организмы с кальциевыми раковинами или скелетами, такие как моллюски, кораллы, фитопланктон. Увеличение концентрации CO2 смещает равновесие химических реакций и вымывает из них кальций.
Немецкие ученые из Центра имени Гельмгольца провели исследование океана в городе Киль, результаты были опубликованы в последнем номере Nature geoscience. Опыты показали, как одноклеточная водоросль Emiliania huxleyi может адаптироваться к меняющейся кислотности воды, смягчая негативные эффекты закисления океана.
Экспериментальные штаммы диатомовой водоросли Emiliania huxleyi были выловлены в прибрежных водах Норвегии. Их культивировали при той насыщенности воды карбонат-ионами, которая может быть достигнута, если углекислый газ будет продолжать с той же интенсивностью поступать в атмосферу (модельные условия). Примерно через год, когда сменилось около 500 поколений, водоросль сумела адаптироваться к новым условиям и при повышенной кислотности накапливала кальций значительно быстрее, чем популяция обычного фитопланктона.
«С точки зрения биогеохимических перспектив наиболее интересен тот факт, что организмы частично восстановили скорость кальцификации», - пояснил Ульф Рейбессель. Клеточная стенка Emiliania покрыта небольшими кальциевыми чешуйками, которые, как считалось ранее, должны были растворяться при закислении воды. «Мы были поражены тем, что нарушения кальцификации «раковинки» были восстановлены хотя и не полностью, но достаточно быстро - всего лишь через 500 поколений», - говорит Кай Лобек. Механизм репарации, по мнению учёных GEOMAR заключается в отборе генотипов с «полезными» мутациями. (Можно вспомнить Ламарка.) Ранее такой тип адаптации «не был замечен у основных видов планктона». «В этом исследовании мы впервые показали и доказали, что микроэволюционные процессы потенциально могут воздействовать на климат, в данном случае - смягчать негативное воздействие загрязнения океана углекислым газом, - сообщил Торстен Реуш. - Эти результаты показывают, что необходимо учитывать микроэволюционные процессы при проведении в будущем исследований по оценке биологических последствий глобальных изменений климата».
Несмотря на это открытие, учёные GEOMAR не собираются утверждать, что обитателям океана больше не страшно загрязнение. Адаптивная эволюция становится значимой, если вид размножается быстро и имеет высокий коэффициент размножения, как в случае с Emiliania huxleyi. «Это одна из причин, по которой мы выбрали именно этот вид для нашего исследования», - поясняют ученые. У видов с высокой продолжительностью жизни, особенно у тех из них, что за свою жизнь могут иметь только несколько потомков, как правило, куда меньший потенциал к адаптации в условиях изменения климата за короткий промежуток времени. «Геохронология Земли может поведать убедительную историю об ограничениях в эволюционной адаптации, - объяснил профессор Ульф Рейбессель. - Изменение сравнимо с тем, что происходит в данный момент в океанах. Это быстро приводило к массовому вымиранию, даже если учитывать, что изменения прошлых геологических эпох происходили в 10 - 100 раз медленней, чем те, что мы наблюдаем сегодня».
Другой открытый вопрос заключается в том, насколько микроэволюционные изменения, наблюдаемые в лабораторных условиях, могут быть сопоставимы с теми, которые происходят в океане, где на организм одновременно оказывают влияние другие факторы окружающей среды. Поэтому учёные GEOMAR уже начали готовить следующую серию экспериментов. В рамках проекта BIOACID (Влияние закисления океана на биоту), финансируемого немецким федеральным министерством образования и исследований, биологи планируют исследовать адаптивный потенциал Emiliania huxleyi в естественных условиях.
Источник: https://www.nkj.ru
