Потепление Байкала «помогает» рачкам-вселенцам вытеснять аборигенов — Naked Science
12 минут
РНФ

Потепление Байкала «помогает» рачкам-вселенцам вытеснять аборигенов

4.5

Биологи из Иркутского государственного университета (ИГУ) вместе с немецкими коллегами выяснили, почему байкальским эндемичным рачкам хорошо в холодной воде (заметно лучше, чем видам-вселенцам), и почему продолжающийся рост температуры воды Байкала может негативно отразиться на их жизнедеятельности. Исследователи показали, что температура влияет на то, насколько активны ферменты обмена веществ рачков: у теплолюбивых активность возрастает с ростом температуры, а у холодолюбивых выше 15 градусов начинается ее угнетение. Это необходимо учитывать, чтобы сохранять уникальные экосистемы.

Озеро Байкал / ©Getty images

Статья опубликована в журнале Scientifc Reports. Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда (РНФ). «Для нас, людей, живущих на берегах Байкала, важно знать и понимать, где и какие виды, какие сообщества падут первыми под натиском глобальных климатических изменений. Как минимум для того, чтобы своей антропогенной деятельностью дополнительно не усиливать эти процессы», — рассказывает Максим Тимофеев, доктор биологических наук, руководитель проекта по гранту РНФ, профессор ИГУ, директор Научно-исследовательского института биологии ИГУ.

Эндемиками называют специфичные для какой-то области виды, роды или другие таксоны растений и животных. Представители эндемиков обитают в относительно ограниченном ареале, иногда довольно небольшом по площади, и часто являются важнейшей частью уникальных древних экосистем. Под влиянием климатических изменений и нарастающего давления человека на природу эндемичные виды, узко-адаптированные к конкретным условиям обитания, оказываются наиболее уязвимыми. Они требует особого внимания ученых и постоянного экологического мониторинга для сохранения биоразнообразия.
Биологи из Иркутского государственного университета совместно с немецкими коллегами из институтов Объединения имени Гельмгольца уже несколько лет изучают особенности энергетического метаболизма (обмена веществ для получения энергии) ключевых видов байкальских рачков-бокоплавов, по-научному амфипод (Amphipoda).

Амфиподы — самая большая и самая разнообразная группа видов в озере Байкал (350 видов и подвидов), полностью состоящая из эндемиков. Она давно используется в качестве модельной системы для экологических и эволюционных исследований. В недавнем исследовании ученые сравнили холодолюбивый байкальский вид Eulimnogammarus verrucosus с более теплолюбивыми родственниками — байкальским эндемиком E. cyaneus и повсеместно распространенным видом-космополитом Gammarus lacustris.

«Энергетический метаболизм — ключевой процесс для живых организмов. Именно он во многом определяет температурные предпочтения для холоднокровных. Большинство современных байкальских эндемиков возникло в озере, когда оно уже было очень холодным. Поэтому в ходе своего развития байкальские эндемики выработали специфические клеточные и биохимические адаптации к этим низким температурам. Эта узкая специализация к холоду отразилась на работе метаболического аппарата: использование различных источников энергии жиров, углеводов; работы регуляторных ферментных систем наиболее эффективны именно в диапазоне низких температур», — поясняет соавтор публикации и руководитель российско-немецкого проекта РНФ, кандидат биологических наук Дарья Бедулина.

Теплолюбивый рачок-космополит Gammarus lacustris (Sars, 1863) / ©Ксения Верещагина / ИГУ

При повышении температуры чувствительные к температурам эндемики, как в случае холодолюбивого Eulimnogammarus verrucosus, оказались наиболее уязвимы: если у теплолюбивых видов активность метаболических ферментов возрастает вместе с ростом температуры, то у холодолюбивого вида уже после 15 градусов Цельсия начинается ее угнетение. Исследователям Байкала хорошо известно, что в периоды, когда температура в прибрежной зоне Байкала достигает 15 градусов, взрослые особи Eulimnogammarus verrucosus массово мигрируют на глубину — туда, где попрохладнее. Теперь становятся понятны и клеточные механизмы, обуславливающие эту необходимость.

Теплолюбивый байкальский рачок Eulimnogammarus cyaneus / ©Ксения Верещагина / ИГУ

«Что же дает этот, казалось бы, частный случай, для понимания более общей картины происходящего на Байкале и прогноза на перспективу? Исследуемый холодолюбивый вид амфипод является самым массовым в зоне мелководья по всему озеру — и по численности, и по биомассе. Подобно Eulimnogammarus verrucosus, подавляющая часть фауны беспозвоночных Байкала также относится к холодолюбивым эндемикам — стенотермам с узким диапазоном оптимальных температур. Важно учитывать тот факт, что в ходе глобального изменения климата температурный режим байкальских вод меняется в сторону нагрева. Например, поверхностные воды озера за последние полвека потеплели более чем на один градус. Это мы знаем из другого исследования нашего института — проекта долговременного мониторинга пелагиали озера Байкал “Точка №1”», — поделился Максим Тимофеев.

Важно отметить, что наибольшие риски относятся к температурному режиму мелководной прибрежной зоны озера Байкал. В последние годы учащаются случаи значительного прогрева вод и наблюдается рост средних температур на этих участках. Это может вызвать более частые и более массовые миграции доминирующих холодолюбивых эндемичных видов, что, в свою очередь, освободит экологические ниши для вселения видов уже небайкальского происхождения и потенциально может привести к значительной перестройке характера прибрежных сообществ озера.

Эти риски требуют непрерывного мониторинга и адекватной оценки последствий — как на экосистемном, так и на метаболическом уровне, — у каждой группы эндемиков. Случаи проникновения нетипичных для Байкала видов и их массового распространения (а значит, и выдавливания аборигенов) уже известны. Например, улитки-прудовики лимнеиды (Lymnaeidae) уже стали вполне обычной, а порой и доминирующей группой моллюсков не только на мелководье, но и на ряде каменистых и обрывистых побережий «типичного Байкала». «Ранее такое внедрение видов вселенцев было практически невозможно по причине адаптивного превосходства эндемиков.

Однако это превосходство работает только в пределах температурных и прочих режимов, оптимальных для байкальских видов. Выход за эти пределы угнетает метаболические процессы эндемиков, и, как показано на примере Eulimnogammarus verrucosus, ведет к ослаблению конкурентоспособности этих видов и последующей утрате их адаптивных преимуществ», — говорит Максим Тимофеев. Исследования проводились совместно с коллегами из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (Бремерхафен, Германия), Лейпцигского университета (Лейпциг, Германия), Центра экологических исследований имени Гельмгольца (Лейпциг, Германия) и Института математики и естественных наук Макса Планка (Лейпциг, Германия).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Позавчера, 09:47
4 минуты
Сергей Васильев

Потеряв в схватке с крупным хищником почти всю заднюю часть тела и глаз, трилобиту удалось выжить и даже частично восстановиться.

Позавчера, 14:11
5 минут
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 10:50
5 минут
Сергей Васильев

Уникальный пример межвидовой конкуренции человекообразных, окончившейся гибелью более крупного животного, наблюдали в национальном парке на западе Африки.

21 июля
22 минуты
Александр Березин

Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

18 июля
5 минут
Илья Ведмеденко

Представлены первые фотографии перспективного российского боевого самолета, премьера которого состоится на грядущем авиасалоне МАКС. Ранее мы уже могли видеть новую машину, однако ее скрывал защитный чехол.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: