Ученые установили, что одновременное закисление морской воды и дефицит кислорода, вызванные накоплением углекислого газа в атмосфере и его растворением в океане, резко ослабляют защитные функции тихоокеанских устриц, приводя к их гибели. Поскольку этот вид является одним из ключевых и высокоценных в мировой аквакультуре, новые данные позволят эффективнее контролировать состояние прибрежных зон и ферм, предотвращая массовую гибель моллюсков. Результаты проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), представлены в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.
Массовое сжигание топлива, транспорт и промышленность выбрасывают огромные объемы углекислого газа. Исследования подтверждают, что это изменяет химию морской воды: происходит закисление из-за растворения CO2 в Мировом океане. Глобальное потепление также снижает уровень растворенного кислорода в водоемах.
Эти проблемы особенно актуальны для мелководных прибрежных районов и морских ферм, где разводят двустворчатых моллюсков. Ранее ученые чаще изучали влияние этих факторов по отдельности, хотя в природе они действуют совместно, создавая комбинированную угрозу для гидробионтов.
Специалисты Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) исследовали совместное воздействие гипоксии (дефицита кислорода) и закисления воды на тихоокеанских устриц. Эти моллюски, выращиваемые по всему миру, ценятся как деликатес благодаря уникальному вкусу, богатому белку, витаминам и микроэлементам.
Биологи провели эксперимент с 270 устрицами, разделенными на три группы. Первая группа находилась в воде с нормальной кислотностью и стандартным уровнем кислорода. Вторую группу поместили в подкисленную среду (кислотность на 12% ниже нормы) путем подачи CO2. Третья группа испытывала комбинированный стресс: такое же закисление плюс гипоксию (уровень кислорода в 4 раза ниже нормы), созданную продувкой воды азотом.
На протяжении восьми дней ученые контролировали состояние жабр моллюсков и анализировали образцы гемолимфы (аналога крови беспозвоночных) для оценки работы иммунитета.
Устрицы в условиях гипоксии и закисления начали погибать уже на третий день. Для сравнения: в только подкисленной воде гибель отмечалась лишь к восьмому дню.
Усиленный негативный эффект связывают с нарушениями иммунной системы и повреждением жабр. У особей, подвергшихся двойному стрессу, уже через сутки иммунные клетки потеряли способность поглощать чужеродные частицы, то есть выполнять защитную функцию. Кроме того, у них зафиксировали серьезные повреждения жабр: жаберные нити (структуры для газообмена) склеивались, появились признаки воспаления и некроза тканей. У устриц только в подкисленной среде повреждения были менее выраженными, некоторые патологии отсутствовали.
"Наша работа впервые количественно доказала, что гипоксия усиливает губительное действие закисления воды: под совместным влиянием этих факторов устрицы гибнут значительно быстрее, а их иммунитет практически парализуется в первые же сутки. Мы выявили ключевые маркеры — поражение жабр и изменения иммунных клеток, — которые позволят экологам и работникам ферм вовремя диагностировать ухудшение состояния моллюсков и принять меры. В перспективе мы планируем определить пороги толерантности к комбинациям факторов глобального потепления для других промысловых двустворчатых моллюсков и изучить клеточные механизмы их воздействия на иммунитет. Это станет основой для разработки практических методов поддержания здоровья моллюсков на фермах в условиях меняющегося климата", — поясняет руководитель проекта РНФ, кандидат биологических наук Александра Андреева, заведующая лабораторией экологической иммунологии гидробионтов Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.
