Globális felmelegedés: A csigák és rákok tanulságai

Globális felmelegedés: A csigák és rákok tanulságai
Globális felmelegedés: A csigák és rákok tanulságai
Anonim

Ha úgy gondolja, hogy a globális felmelegedés olyan távoli probléma, amely miatt a jövő generációinak aggódniuk kell, gondolja át George Somero mondanivalóját.

A stanfordi Hopkins tengeri állomás ügyvezető igazgatójaként Someronak mindössze néhány tucat lépést kell gyalogolnia laboratóriumától a Monterey-öböl vizeiig, ahol ő és más tengerbiológusok nyugtalanító jeleket találtak arra vonatkozóan, hogy a magasabb óceáni hőmérséklet megváltoztatta a vadon élő állatok életét. populációk a csendes-óceáni térségben.

"A globális felmelegedés hatásai már nyilvánvalónak tűnnek" - mondja Somero, a stanfordi David és Lucile Packard tengertudományi professzor.

„A tudósok túlnyomó többsége elkerülhetetlennek tartja a Föld folyamatos felmelegedését” – teszi hozzá –, és az éghajlatváltozás lehetséges hatásairól rendelkezésünkre álló legjobb információk a Hopkinsnál gyűjtött adatokból származnak.

Somero rámutat egy hároméves tanulmányra, amelyet az 1930-as években végeztek, amikor a stanfordi végzős hallgató, Willis Hewatt megszámolta és azonosította az összes tengeri gerinctelent, amelyek az árapály-partvonal 95 négyzetméteres szakaszán éltek, közel a tengeri laboratóriumhoz. Pacific Grove, Kalifornia

A tanulmány teljesen feledésbe merült 1993-ig, amikor is a kutatók úgy döntöttek, hogy újra felmérik ugyanazt a területet annak megállapítására, hogy a Hopkinsban jelenlévő gerinctelen fajok típusai változtak-e az elmúlt évtizedek során. A tudósok a sántikától a rákig mindent megszámoltak, és felfedezték, hogy a tengeri populációk 60 év alatt drámaian megváltoztak.

"Szignifikánsan csökkent az északi fajok száma – azoké, amelyek általában a Monterey-öböl északi részén fordulnak elő, de kilenc déli fajból nyolc mennyisége nőtt" – mondja Somero.

"Az adatok általános üzenete - jegyzi meg -, hogy a hidegkedvelő fajok hajlamosak voltak kiköltözni, és a melegkedvelő fajok beköltöztek."

A fajok elterjedésének ezt az elmozdulását okozhatta az éghajlat változása?

A kérdés megválaszolásához a kutatóknak meg kellett határozniuk, hogy a Monterey-öböl hőmérséklete változott-e az 1930-as évek óta.

Szerencsére, jegyzi meg Somero, a Hopkins Marine Station személyzete közel 80 éve minden nap aprólékosan rögzíti a tengervíz hőmérsékletét, és a feljegyzések áttekintése kimutatta, hogy Monterey-öbölben valóban melegebb lett.

"Az adatok azt mutatták, hogy a két állatfelvétel között eltelt 60 éves időszak alatt az éves átlagos vízhőmérséklet átlagosan körülbelül 0,7 C-kal nőtt" - mondja Somero.

Hozzáteszi, hogy a nyári csúcshőmérséklet augusztusban közel 2,2 C-kal emelkedett.

Bár ezek a hőmérséklet-emelkedések viszonylag kicsinek tűnnek, Somero úgy véli, elég jelentős lehet ahhoz, hogy néhány fajt túllépjen az általa a hőtűrési tartományuk határán.

"Amikor a termikus stressz a testhőmérsékletet természetellenesen magas vagy alacsony értékekre tolja, a biokémiai struktúrák és az általuk támogatott fiziológiai folyamatok - például a szív és az idegrendszer - súlyosan, sőt akár halálosan is felborulhatnak." Somero észreveszi.

Klimatológusok azt jósolják, hogy ha a globális felmelegedés a jelenlegi ütemben folytatódik, a Föld átlaghőmérséklete további 3,3 C-kal emelkedhet a következő 50 évben.

Milyen hatással lesz ez az emelkedő hőmérséklet a tengeri élőlényekre – különösen a sérülékeny árapály-lényekre, amelyek apály idején gyakran vannak kitéve a nap forró sugarainak?

Somer, Lars Tomanek posztdoktori és egykori végzős hallgató, Jonathan Stillman (jelenleg az Occidental College-ban) úgy döntött, hogy megvizsgálja a hőtűrési határokat a csendes-óceáni gerinctelen állatok két csoportjában – porcelánrákoknál (Petrolisthes nemzetség) és csigáknál. Tegula nemzetség).

A kutatók azt akarták látni, hogy az árapály-rákok és csigák érzékenyebbek-e a hőre, mint az árapályban élő unokatestvéreik, akik egész életüket a víz alatt töltik.

Leckék a rákoktól

Somero és Stillman 20 porcelánrákfajt gyűjtött be árapály- és szubapály-élőhelyekről négy csendes-óceáni régióban: Kalifornia és Chile melletti mérsékelt övi tengerparti vizekben, valamint Mexikó és Panama melletti szubtrópusi és trópusi területeken.

Az egyes fajok termikus tűréshatárát úgy határoztuk meg, hogy egy kísérleti kamrában a víz hőmérsékletét 1,8 F-kal (1 C-kal) 15 percenként megemelték, majd minden hőmérsékleti intervallumban megvizsgálták a túlélők számát.

"A 15 percenkénti 1 C-os sebesség azt a hőmérséklet-emelkedést tükrözi, amelyet a porcelánrákok tapasztalnak a rendkívül meleg apály időszakában" - magyarázza Somero.

A Physiological and Biochemical Zoology folyóiratban nemrégiben közzétett eredmények azt mutatták, hogy a felszínen élő porcelánrákfajok jobban ki vannak téve a globális felmelegedésnek, mint azok, amelyek mindig elmerülnek az árapály alatti élőhelyeken.

Például a Mexikó és Panama melletti trópusi vizekből származó árapály-fajok elpusztultak, amikor a hőmérő elérte a 107 F-ot (41 C-ot), ami csak körülbelül 1,8 F-kal (1 C-kal) magasabb, mint a vadon jelenleg tapasztalható maximális hőmérséklet.

Hasonló eredményeket találtak a kaliforniai és chilei hűvösebb vizekből származó árapály-rákok esetében is. Ezek az állatok elviselik a 90 és 95 F (32 és 35 C) közötti hőmérsékletet – ez csak valamivel magasabb, mint a maximális élőhelyük 31 C (88 F) hőmérséklete.

A vizsgálatba bevont egyik árapály-rákfaj, a Petrolisthes cinctipes, 60 évvel ezelőtt a Monterey-öböl gyakori lakója volt az 1930-as években Hopkinsban végzett óceánkutatás szerint.

"De a P. cinktipes jelentős csökkenést mutatott az 1993-as újbóli felmérés során, ami összhangban van fiziológiai adatainkkal" - jegyzi meg Somero.

Összességében elmondja, hogy a Csendes-óceán körüli árapály-helyekről származó fajok már a termikus határaik határán élnek, és előfordulhat, hogy még enyhe hőmérséklet-emelkedést sem képesek túlélni.

Ezzel szemben az összes élőhelyről származó szubapály fajok hőtűrési határértékei voltak, amelyek ugyan alacsonyabbak, mint az árapály fajok, de sokkal magasabbak voltak, mint a természetben tapasztalható maximális vízhőmérséklet.

Leckék a csigáktól

A Physiological and Biochemical Zoology folyóiratban megjelent másik tanulmányban Somero és Tomanek a hőmérséklet jelentőségét vizsgálta a tengeri élőlények egy másik csoportja, a Tegula nemzetségbe tartozó csigák elterjedési mintáinak meghatározásában.

Ki akarták deríteni, hogy a csigák továbbra is termelnek-e fehérjéket sejtjeikben, ha magas hőmérsékletnek vannak kitéve.

Somero és Tomanek két, a Monterey-öbölben gyakran előforduló csigafajt hasonlított össze. Az egyik típus, a Tegula funebralis a felszín közelében él, és apály idején gyakran van kitéve teljes napfénynek. A másik, a T. brunnea általában víz alá kerül, ezért napközben kevésbé intenzív hőség tapasztalható.

2,5 órán át 86 F (30 C) hőmérsékleten tartva a T. funebralis tovább termelte a fehérjéket – ellentétben rokonával, a T. brunneával, amely gyakorlatilag leállította az összes fehérjetermelést, és végül elpusztult.

"Ezek az adatok segítenek megmagyarázni e két Tegula-faj eltérő függőleges eloszlását" - jegyzi meg Somero. "A ritkábban előforduló faj, a T. brunnea egyszerűen nem tudja folytatni a fehérjék előállítását olyan hőmérsékleten, amelyet gyakrabban előforduló rokona, a T. funebralis is tapasztal.

"De még a T. funebralis is közel áll a fehérjeszintézis termikus toleranciahatárához" - összegez -, és ha egy szervezet már nem tud fehérjéket - az anyagcseréért felelős molekulákat - előállítani, akkor a túlélése veszélyben van. Ezért a további felmelegedés komoly problémákat okozhat mindkét csigafaj számára."

Mindig észak felé

Ezek a kísérletek segíthetnek megmagyarázni, hogy miért lett olyan sok tengeri gerinctelen, amely egykor gyakori volt a Monterey-öbölben, miért kevésbé elterjedt ott.

"Úgy tűnik, hogy egyes fajok a hőtűrési tartományuk felső határán vannak" - mondja Somero, "tehát a magasabb óceáni hőmérséklet arra kényszerítheti őket, hogy hűvösebb legelőket keressenek."

És még ha ezek a kitelepített fajok elkerülik is a kihalást azzal, hogy hűvösebb területekre költöznek, eltűnésük jelentősen megzavarhatja az ökoszisztémát, állítja.

"Ha a csigák, rákok és további zsákmányelemek eltűnnek, akkor az ezektől a táplálékforrásoktól függő más fajok súlyos táplálkozási problémákba ütközhetnek, még akkor is, ha elviselik a magas hőmérsékletet" - teszi hozzá Somero.

Az éghajlatváltozás azonban nem csak az óceáni állatokat érinti. Somero rámutat azokra a tanulmányokra, amelyek azt mutatják, hogy a növények, rovarok, madarak és más élőlények széles skálája terjeszti ki elterjedési területét észak felé, vagy magasabbra költözik – ez valószínűleg a globális felmelegedés eredménye.

Ha a tendencia folytatódik, figyelmeztetik a tudósokat, annak súlyos következményei lehetnek az emberi egészségre nézve. Egy 1998-as felmérés arra a következtetésre jutott, hogy a malária, a dengue-láz és más szúnyogok által terjesztett betegségek manapság Ázsia, Közép-Afrika és Latin-Amerika hegyvidékein fordulnak elő – ez azt jelzi, hogy a szúnyogok olyan élőhelyekre költöznek, amelyeket korábban túl hidegnek tartottak a túléléshez.

A Természetvédelmi Világalap nemrégiben előrejelzése szerint a most hidegebb éghajlaton élő élőlények 20 százaléka az évszázad végére kipusztulhat. A WWF jelentése azt jósolja, hogy a globális felmelegedés felgyorsulásával a növények és állatok megszállják a hűvösebb élőhelyeket, de sokan képtelenek lesznek elég gyorsan mozogni ahhoz, hogy elkerüljék a kihalást.

Az, hogy ez a katasztrofális forgatókönyv valóban bekövetkezik-e, vita tárgya, de Somero szerint az élőlények hőmérséklet-változásokhoz való gyors alkalmazkodási képessége lehet a kulcsa a túlélésnek.

Például a T. funebralis csigafaj képes lehet kezelni az óceánok hőmérsékletének előre jelzett 6 F-os (3,3 C-os) emelkedését, de rokonának, a T. brunnea-nak olyan biokémiai változáson kell keresztülmennie, amely sejtjeihez vezethet. fehérjék előállításának képessége melegebb körülmények között.

"A fehérjetermelés termikus határainak növelésére tett kísérletek a csigák meleg hőmérsékleten tartásával a laboratóriumban nem vezettek felfelé a fehérjék előállításához szükséges hőmérsékletek változásához" - jegyzi meg Somero.

Ezért rámutat, hogy az emelkedő hőmérsékletekhez való alkalmazkodás több generáción keresztül megkövetelheti a faj génjeinek változását – ez az evolúciós folyamat túl lassú ahhoz, hogy lépést tartson a globális felmelegedéssel.

„Bár az élőlények az élet kezdete óta fejlődnek és alkalmazkodnak a változó környezethez – teszi hozzá Somero –, egyáltalán nem világos, hogy a most bekövetkező változás üteme és mértéke kezelhető-e. sok fajnál.

"Az alkalmazkodási sebesség véges, és sokkal lassabb lehet, mint az éghajlatváltozás sebessége" - összegzi.

"Bioszféránk komoly problémákkal küzdhet."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei