Ожидаемый рост кислотности воды в Мировом океане приведет к тому, что у промысловых рыб ухудшится обоняние и способность реагировать на обонятельные сигналы, например, о присутствии хищников.
Кислотность океанической воды постепенно возрастает из-за того, что при растворении углекислого газа из воздуха в воде образуется слабая угольная кислота. Концентрация CO2 в атмосфере растет, в том числе из-за деятельности человека (в прошлом году ученые зафиксировали рекорд за последние 800 тысяч лет), и вслед за ней увеличивается и кислотность Мирового океана. По оценкам ученых, с середины XIX века концентрация CO2 в воде выросла на 43 процента, а к концу XXI века она будет превышать сегодняшний уровень в 2,5 раза. Повышенная кислотность воды влияет на жизнедеятельность и поведение живых существ: например, она мешает кораллам строить свои скелеты.
Группа Косимы Портеус (Cosima Porteus) из Эксетерского университета изучала, как поведет себя в более кислой воде сибас, или обыкновенный лаврак (Dicentrarchus labrax) — промысловая рыба из семейства мороновых. «Мы сравнили поведение молодых особей сибаса при уровнях CO2, типичных для сегодняшнего состояния океана, и прогнозируемых в конце столетия. В кислой воде рыбы меньше плавали и слабее реагировали на запах хищника. Эти особи также чаще замирали, что означает тревогу», — сказала Портеус, чьи слова приводит пресс-служба университета.
Для своего эксперимента ученые поместили рыб в воду с разными концентрациями углекислого газа и следили за их поведением в присутствии запаха хищника — в воду добавлялась желчь европейского морского черта (Lophius piscatorius). Рыбы в более кислой воде меньше двигались и слабее реагировали на «присутствие» хищника, причем этот эффект усиливался со временем пребывания в воде.
Кроме того, исследователи изучили активность периферических сенсорных нейронов обонятельной системы рыбы, которой давали различные химические сигналы в «обычной» и кислой воде. В качестве таких сигналов выступали аминокислоты, представлявшие в эксперименте пищу, и кишечные жидкости и желчь рыб разных видов, в том числе хищников. Для шести из десяти сигналов реакция ослабла почти наполовину, а для некоторых, например, для желчи рыб этого же вида, в четыре-пять раз выросла пороговая концентрация, при которой сибас реагировал на сигнал. Авторы исследования считают, что кислотность воды может влиять на то, как молекулы веществ связываются с обонятельными рецепторами в носу рыбы. Похожие эффекты до этого наблюдались у горбуши и европейского зеленого краба, отмечается в статье.
Наконец, Портеус и ее коллеги проверили, как кислотность воды влияет на экспрессию генов, связанных с обонянием, в эпителии носа и обонятельной луковице в мозге рыбы. Выяснилось, что в более кислой воде снижалась синаптическая пластичность (способность синапсов перестраиваться под воздействием тех или иных причин) обонятельной луковицы и возбудимость нейронов во всей обонятельной системе — это, по мнению ученых, свидетельствует о том, что в мозг рыбы поступало меньше информации о запахах. Кроме того, при повышенной кислотности воды подавлялась активность генов, участвующих в развитии обонятельной системы у молодняка.
«Наши результаты показывают, что CO2 напрямую влияет на нос рыбы, помимо его влияния на функционирование центральной нервной системы, на которое указывали предыдущие исследования. Пока не ясно, как быстро рыбы смогут преодолеть эти проблемы по мере роста концентрации углекислого газа в будущем. Необходимость справляться с двумя различными проблемами, а не с одной, может снизить их способность адаптироваться или увеличить время, необходимое на адаптацию», — заключил соавтор исследования Род Уилсон (Rod Wilson), которого цитирует пресс-служба.
Полностью о результатах исследования биологов можно узнать из публикации в журнале Nature Climate Change.
Автор: Ольга Добровидова