Каждую весну молодые креветки в Средиземном море превращаются из самцов в самок - важный этап в их репродуктивном развитии. Это изменение происходит из-за обилия определенного типа микроводорослей, на которые иногда рассчитывают неоновые креветки с зеленым оттенком для выживания своего вида. Тем не менее, по мере усиления подкисления океана, это может изменить химический состав микроводорослей, потенциально задерживая репродуктивный прогресс креветок и угрожая их существованию, сообщают исследователи на этой неделе в PLOS ONE .
Креветка, Hippolyte inermis Leach, поедает особый вид микроводорослей Cocconeis scutellum parva, который процветает на лугах водорослей Средиземного моря, в том числе подкисленных жерл в Неаполитанском заливе. Потребление микроводорослей регулирует репродуктивный цикл креветок.
Ученые годами восхищались сексуальным развитием этих странных маленьких креветок. Хотя Ипполит инермис считается гермафродитом, как и многие другие ракообразные, он необычен тем, что быстро переходит от самца к самке, не проходя через промежуточную стадию с признаками обоих. Эта система смены пола имеет два разных периода размножения. Во время падения, когда микроводоросли Cocconeis не хватает, большинство новорожденных креветок рождаются мужчинами. После весны их мужские гонады стареют и опадают в одной линьке, и яичник развивается.
Но молодые креветки, которые рождаются весной, когда микроводоросли в изобилии, могут сразу же развиться в самок, пройдя еще более быстрое изменение пола. Предыдущие исследования показали, что Cocconeis ответственен за это быстрое изменение. Выпуская все еще неизвестное соединение при употреблении, Cocconeis убивает клетки в мужской половой железе креветки, вызывая ее преждевременный переход. Этот весенний переход помогает восстановить равновесие после того, как население получает удар зимой, когда хищники, такие как черные рыбы-скорпионы, поглощают креветок.
Ведущий автор исследования Мирко Муталипасси, морской биотехнолог из Stazione Zoologica Антон Дорн в Неаполе, подчеркивает, что зависимость креветок от микроводорослей настолько сильна, что их популяционный рост синхронизируется с цветением микроводорослей.
«Это действительно важно для этих креветок», - говорит Муталипасси. «Это стабилизирующий фактор для их естественной популяции, потому что он дает креветкам возможность производить много яиц и избежать их уничтожения из-за хищничества».
Наличие таких прочных взаимоотношений растений и животных в кислых условиях вдохновило Муталипасси на использование его в качестве инструмента для изучения того, как повышенное подкисление океана повлияет на эту экосистему. «Я действительно очарован коэволюцией, как с физиологической, так и с молекулярной точки зрения», - говорит он. «Это действительно интересный способ посмотреть, как два организма взаимодействуют друг с другом. Это также хорошая модель для изучения влияния глобальных изменений на микроводоросли и беспозвоночных ».
Mutalipassi и его соавторы Valerio Zupo и Valerio Mazzella, оба исследователи из Stazione Zoologica, использовали популяцию креветок в качестве зонда, чтобы увидеть, что происходит с химическим составом микроводорослей, когда океан становится более кислым. Исследовательская группа вырастила Cocconeis на двух разных уровнях кислотности: один в нынешних условиях, а другой на основе прогнозируемого повышения кислотности океана в следующем столетии по мере увеличения уровня углекислого газа. После этого они кормили новорожденных креветок одной из двух групп микроводорослей и наблюдали, было ли у них разное количество самок, что указывало бы на изменение состава микроводорослей, которое стимулирует развитие креветок.
Результаты команды были удивительными. В отличие от некоторых других микроводорослей, которые не смогли размножиться при высоких уровнях CO 2, Cocconeis процветал, выращивая в четыре раза больше клеток в подкисленных условиях. Это увеличение роста означает, что микроводоросли могут иметь конкурентное преимущество в подкисленных океанах будущего.
Напротив, у креветок, которых кормили микроводорослями, выращенными при более высоких уровнях подкисления воды, оказалось примерно вдвое меньше самок, чем у креветок, которых кормили нормальными микроводорослями. Такое резкое различие предполагает, что химическое соединение, которое разрушает мужские половые железы креветок, может быть изменено подкисленными условиями, производя меньше самок. Другими словами, Cocconeis процветает, но креветки страдают.
«Эта работа - отличный пример того, как исследователи выдвигают за пределы некоторых основных вопросов выживания и роста отдельного организма, чтобы также изучить взаимосвязи между видами», - говорит морской биолог Кейтлин Лоудер из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. в электронном письме «Чтобы лучше понять, как будут выглядеть наши морские экосистемы в будущем, очень важно взглянуть на взаимодействие между трофическими уровнями, что может быть трудно сделать в лабораторных условиях».
Кажущиеся едва заметными изменения, подобные этим, которые могут вызвать эффект домино в экосистеме, являются символом воздействия изменения климата. Поскольку подкисление океана продолжает нарушать условия морской воды, исследователи пытаются понять, как такие изменения могут повлиять даже на самые крошечные формы жизни на нашей планете.
Лоудер, который не принимал участия в этом исследовании, утверждает, что изучение изменений в поведении организмов имеет решающее значение для получения осведомленности об изменяющейся среде. «Только занимаясь этими вопросами о половом переходе креветок… мы, ученые, можем лучше понять, как могут выглядеть наши океаны в будущем», - говорит она. «И что важно, [у нас может быть] больше историй о потенциальных последствиях подкисления океана, чтобы усилить обеспокоенность общественности по поводу этих постоянных изменений в наших океанах».
Муталипасси придерживается аналогичных взглядов, утверждая, что химическое соединение действительно является «инфохимическим» для окружающей среды - подводная версия канарейки в угольной шахте.
«Теперь мы знаем, что подкисление океана может нарушить деликатные экологические отношения, которые складывались в течение миллиона лет», - говорит Муталипасси. «Это означает, что у нас есть своеобразные последствия с изменениями, которые мы делаем в нашем мире».
Он также указывает, что отношения между микроводорослями и креветками являются лишь одним из многих, которые могут быть затронуты. «Воздействие подкисления океана больше, чем мы видим в исследовании», - говорит он. «Мы просто смотрим на маленький кусочек головоломки».
