Morszczyn pęcherzykowaty w stresie klimatycznym

October 28, 2019 Fucus vesiculosus (morszczyn pęcherzykowaty) wykazuje sprzężone reakcje na zmiany środowiskowe

Krótkotrwałe fale upałów, długotrwałe ocieplenie i zakwaszenie, rosnące nadmierne nawożenie i zubożenie w tlen - ekosystemy morskie podlegają wielu zmianom. Reakcje organizmów morskich na te czynniki są również zróżnicowane. Biolodzy z GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel byli teraz w stanie udowodnić dużym glonom, że ich reakcja na różne zmiany środowiskowe może być sprzężona pozytywnie i negatywnie - prowadząc do przyspieszenia lub spowolnienia ich adaptacji.

Stres w ekosystemach morskich rośnie. Ocieplenie oceanów, obniżenie wartości pH wody morskiej, podaż składników odżywczych i utrata tlenu wywierają na nie coraz większy wpływ. Indywidualne czynniki dla niektórych gatunków mogą być z pewnością zaletą. Inne zmiany mogą również poważnie ograniczyć siedlisko tego samego gatunku. Różne efekty sprawiają, że bardzo trudno jest oszacować przyszłe zmiany w różnorodności biologicznej. "Jednym z głównych pytań jest to, czy reakcje na różne zmiany są ze sobą pozytywnie lub negatywnie powiązane, czy też występują niezależnie od siebie" - mówi prof. dr hab. n. med. Martin Wahl, biolog morski z GEOMAR.

Biolodzy z GEOMAR i Uniwersytetu w Rostocku opublikowali teraz badanie w czasopiśmie Scientific Reports, które po raz pierwszy pokazuje, że adaptacje do kilku zmian genetycznych są powiązane z jednym kluczowym gatunkiem w ekosystemach przybrzeżnych, morszczynem pęcherzykowatym Fucus vesiculosus. "Może to zarówno przyspieszyć, jak i zablokować reakcję pęcherza na zmiany" - wyjaśnia profesor Wahl, główny autor badania.

Fucus vesiculosus to brunatnica, która żyje na twardych powierzchniach wzdłuż wybrzeży północnego Atlantyku oraz mórz Północnego i Bałtyckiego. Podobnie jak inne glony, odgrywa ważną rolę w wiązaniu węgla w morzu. Stanowi również podstawę ekosystemu na odpowiednich wybrzeżach. W Morzu Bałtyckim, ale także w innych obszarach jego występowania, zasoby Fucus vesiculosus od początku XXI wieku gwałtownie spadły. Dokładne przyczyny tego zjawiska nie zostały jeszcze ostatecznie wyjaśnione.

Do swoich badań naukowcy wykorzystali specjalny obiekt testowy, Kiel Outdoor Benthocosms (KOB). Składa się on z dwunastu komór eksperymentalnych, w których można symulować ekosystemy przybrzeżne na małą skalę. Dzięki złożonej technologii sterowania można manipulować kilkoma parametrami środowiskowymi. Ponieważ KOB znajdują się na pontonie w wewnętrznym fiordzie Kilonii i są bezpośrednio zasilane wodą z fiordu, warunki środowiskowe w zbiornikach eksperymentalnych są bardzo zbliżone do naturalnych.

W komorach eksperymentalnych, przez okres 12 miesięcy, zespół narażał genetycznie odmienne rodziny wraków pęcherza moczowego na podwyższone warunki dwutlenku węgla, co skutkowało niższym poziomem pH w wodzie, fazami ciepła, zwiększonym dopływem składników odżywczych i okresami niskiego poziomu tlenu.

Reakcje na różne zmiany były wyraźnie powiązane. Na przykład rodziny tolerujące niższe poziomy pH mogły tolerować ocieplenie i wyższe poziomy składników odżywczych - i odwrotnie. Jednocześnie rodziny te były znacznie bardziej podatne na niedobór tlenu. "W naturze może to oznaczać, że populacja morszczynu pęcherzykowatego, która przystosowała się do nadmiernego nawożenia i letnich upałów, jest szczególnie poważnie uszkodzona lub całkowicie zniszczona jesienią przez wyporność pozbawionej tlenu wody z głębin" - wyjaśnia Martin Wahl.

Ogólnie rzecz biorąc, zespół nie tylko znalazł pierwsze dowody na to, że reakcje na różne objawy globalnych zmian mogą być ze sobą powiązane. "Badanie pokazuje również, że w przyszłości nadal będziemy potrzebować badań, które badają reakcje organizmów na wiele zmian środowiskowych lub czasowo przesuniętych zmian środowiskowych. W przeciwnym razie trudno będzie sformułować wiarygodne stwierdzenia na temat przyszłego rozwoju ekosystemów morskich", wyjaśnia profesor Wahl.