В условиях подкисления морской воды, которое сопровождает изменение климата, у красных морских ушек обнаружили подавление роста, уменьшение размера гонад и снижение выживаемости, причем такой эффект прослеживался и в следующем поколении. Признаков улучшения приспособленности к росту концентрации углекислоты в воде следующее поколение при этом не проявило. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology.
Мировой океан поглощает углекислый газ из атмосферы и с его растворением в воде становится все более кислым. Это представляет опасность для многих морских обитателей, что лучше всего изучено на примере экосистем коралловых рифов, которые из-за нагрева и подкисления воды обесцвечиваются и гибнут. В то же время большая часть исследований сосредоточена на краткосрочных острых эффектах снижения рН морской воды на состояние организмов, а чтобы понять адаптацию целых популяций к изменению климата и подкислению воды, важно учитывать долгосрочные эффекты и трансгенерационную пластичность — то есть приспособленность, передающуюся следующему поколению.
Ученые под руководством Изабелль Нейлан (Isabelle Neylan) из Калифорнийского университета в Дейвисе исследовали внутри- и трансгенерационные эффекты воздействия подкисления воды на два поколения красных морских ушек Haliotis rufescens. Они поставили многолетний лабораторный эксперимент, в котором выращивали этих моллюсков в условиях обычного (450 микроатмосфер) и высокого парциального давления углекислого газа (1180 микроатмосфер) в воде.
При скрещивании пяти самцов и пяти самок исходной линии F0 получили первое поколение F1. Его помещали в кислые условия на ранних жизненных стадиях в течение первых трех месяцев жизни, а затем во взрослом репродуктивном возрасте. При этом оценивали рост, выживаемость и плодовитость. После скрещивания особей F1 получили второе поколение F2 и аналогично подвергали его воздействию высоких концентраций растворенного углекислого газа в воде в течение первых трех месяцев жизни.
Оказалось, что при высоком значении парциального давления CO2 у F1 замедлялся рост и уменьшались размеры гонад, что снижало репродуктивный потенциал. Эти эффекты сохранялись на протяжении пяти лет. У следующего поколения в условиях подкисления воды снижались не только темпы роста, но и выживаемость, причем у особей F2, родители которых относились к контрольной группе и детство провели в обычной воде, высокие концентрации углекислого газа оказали меньший эффект на выживаемость. Такие закономерности говорят о наличии трансгенерационного эффекта: если ранние стадии жизни приходятся на условия, схожие с подкисленным океаном, то последствия затронут не только текущее поколение, но и следующее. При этом никаких свидетельств увеличения приспособленности морских ушек к подкислению воды ученые не обнаружили.
Выживание морских обитателей, уязвимых к подкислению воды, будет зависеть не только от их трансгенерационной пластичности, но и от действий человека. Например, если ограничить антропогенные выбросы парниковых газов, то многие коралловые рифы смогут выжить благодаря повышению их термической устойчивости, которое уже наблюдается на рифах архипелага Палау и составляет сейчас 0,1 градуса Цельсия за 10 лет. Если же не ограничить выбросы, то от обесцвечивания кораллы не спасет даже в три раза более интенсивное повышение их термической устойчивости.