Окисление океана ухудшает пищеварение у морских организмов. К такому заключению пришли ученые проводившие новые исследования по изучению изменений климата, опубликованному в журнале Nature. Исследователи из Швеции и Германии изучили зеленых морских ежей (droebachiensis Strongylocentrotus) на личиночной стадии развития. Результаты показывают, что у животных возникают проблемы переваривания пищи в воде с избыточной кислотностью.
Углекислый газ (CO2) не только влияет на климат, но и на моря и океаны. Одна четверть всех выбросов CO2 в атмосферу поглощается океанами. В морской воде CO2 превращается в угольную кислоту, в результате чего вода становится более кислой. Предыдущие исследования показали, что многие виды морских организмов и экосистема могут пострадать в подкисленной среде. Хотя причина чувствительности и была замечена в физиологических процессах, механизмы остаются не совсем понятными.
Доктор Майке Стумпп (Meike Stumpp), бывший аспирант GEOMAR и Университета Киля, а также ведущий автор исследования, использовал новейшие микроэлектродные методы определения pH и разработанные им методы анализа, во время его аспирантуры в Университете Гетеборга, для исследования пищеварения и пищеварительных ферментов у личинок. Полученные данные показали, что когда личинки подвергаются воздействию подкисленной морской воды, пищеварение занимает у них больше времени и становится менее эффективным. «Мои измерения доказывают очень сильную зависимость от рН морской воды», — объясняет Стумпп. «Ферменты в желудках морских ежей приспособлены к тому, чтобы работать на очень высоких показателях рН — что отличается от ситуации у млекопитающих, где рН желудка является кислой, а производительность работы ферментов увеличивается при низком значении рН».
«Благодаря воздействию искусственного окисления океана, личинкам приходится затрачивать дополнительные усилия, чтобы поддерживать высокие значения рН желудка» — говорит доктор Мариан Ху (Marian Hu), один из авторов исследования. Используя методы окрашивания антителами, Ху обнаружил высокую концентрацию рН-регуляторных клеток, которые покрывают внутреннюю поверхность желудка. Такие клетки обычно потребляют много энергии. Эксперименты по культивированию и искусственному кормлению показали, что для того, чтобы компенсировать снижение эффективности пищеварения, личинки начинают больше питаться.
«В то время как более ранние исследования, в основном, были сосредоточены на понимании кальцификации в условиях повышенной кислотности, другим важным процессам, таким как пищеварение и регулирования рН желудка, уделялось меньше внимания» — говорит Майке Стумпп. «Теперь мы можем доказать, что они заслуживают гораздо большего внимания. Все биологические процессы выполняются под контролем ферментов. Они являются ключевыми для понимания функций и реакций организма, и, наконец, экосистемы в меняющемся мире» — добавил ученый из Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера доктор Рейнхард Саборовски (Reinhard Saborowski).
«Если организмы не в состоянии компенсировать дополнительные энергетические затраты, вызванные окислением океана, они начинают испытывать негативные последствия в виде снижения роста и плодовитости, а в крайних случаях даже смерти» — объясняет доктор Сэм Дюпон (Sam Dupont) исследователь из Университета Гетеборга и автор исследования.
Исследователи Германии и Швеции потратили несколько лет на разработку своих методов. «Изучение пищеварения у личинок не легкое дело, так как их размер составляет лишь около пятой доли миллиметра в длину» — признает Дюпон. «Но сейчас мы в состоянии проанализировать этот важный процесс и получить представления о том, как личинки морского ежа могут отреагировать на будущие условия жизни».
