ТИ ВІДЧУВАЄШ МІЙ ЗАПАХ? А ЗАРАЗ?

Автор: Ethan Freedman

Стаття від: 31 липня 2023 року

Підкислення океану може призвести до дивних змін у роботі сенсорного сприйняття тварин

У підкисленому океані хемосенсори – хімічні індикатори – і хімічні сенсори тварин – можуть функціонувати не так, як зазвичай. Фото: Cavan Images/Alamy Stock Photo

Дандженеські краби (Dungeness crab Metacarcinus magister) полюють на здобич за допомогою своїх вусиків-антен, на яких розташовані клітини, що розпізнають запахи. Відчуття смаку води – це аналог нюху під водою – є добре відпрацьованою стратегією для пошуку потенційної здобичі. Але ця давня стратегія полювання, схоже, під загрозою, оскільки нові дослідження показують, що викликане зміною клімату закислення (ацидифікації) океану, очевидно, призводить до того, що вусики дандженеських крабів стають менш чутливими.

Дослідники з Університету Scarborough ,Торонто, Онтаріо,  помістили дандженеських крабів у воду з кислотністю трохи вищою за норму – умови, які вже наявні в деяких прибережних екосистемах і можуть значно поширитись до 2100 року, якщо люди продовжуватимуть викидати велику кількість парникових газів. Вони встановили, що у таких (підкислених) умовах тваринам потрібно піддаватися впливу кадаверину (хімічної сполуки, яка слугує індикатором наявності їжі), у концентрації, що в 10 разів перевищує норму, перш ніж вони виявлять його присутність.

І, схоже, не лише дандженеські краби опинилися в біді. Підкислення середовища може позбавити різноманітні морські організми життєво важливих хімічних індикаторів. Дослідження цього явища поки що обмежені, але з розвитком цієї галузі масштаб потенційних наслідків стає дедалі зрозумілішим.

“Майже кожна хімічна сполука, що потрапляє в море, здатна вплинути”, – каже Jorg Hardege, хімік-еколог з Університету Hull в Англії.

Точно так само, як і на суші, де тварини відчувають запах і смак хімічних сполук, аби дізнатися необхідно важливу для них інформацію, багато морських тварин використовують хімічні індикатори, щоб знайти їжу, потенційних партнерів або уникнути хижаків, які перебувають поблизу. Хеморецептори відчувають хімічні подразники, оскільки кожен з них є певною молекулою з чітко визначеною хімічною структурою та фізичною формою. Але оскільки усі ці хімічні речовини знаходяться у воді, вони вступають у низку хімічних реакцій. Більш кисла вода, каже Hardege має більше позитивно заряджених іонів водню, що є навколо. Ці іони водню можуть зв’язуватися з хімічними молекулами-мішенями, змінюючи їхню форму . Іони водню також можуть зв’язуватися з хеморецепторами тварин, впливаючи на те, як тварини будуть розпізнавати ці хімічні індикатори, каже Hardege.

Якщо уявити ці хімічні індикатори як мову, то, за словами Hardege, виходить так, ніби слова починають звучати по-іншому, і в той же час ваші вуха змінюють спосіб сприйняття звуків.

Не дивно, що позбавлення тварин здатності розпізнавати ключові хімічні індикатори може змінювати їхню поведінку. Візьмемо, наприклад, європейського зеленого краба (Carcinus maenas). Одне дослідження, співавтором якого є Hardege, показує, що незначне підвищення кислотності води може змінити форму хімічних сполук, які спонукають крабів обдавати (поливати) свої ікринки водою, аби забезпечити надходження кисню та виводити рештки життєдіяльності. Краби в експериментально підкисленій воді були менш чутливі до цих сигналів – їм потрібно було щонайменше в 10 разів більше цих хімічних речовин, щоб почати частіше обливати ікринки водою.

Деякі риби також показали, що мають проблеми з реакцією на хімічні індикатори в більш кислій воді. В одному дослідженні, молодь горбуші (Oncorhynchus gorbuscha) виявилася менш чутливою до хімічних індикаторів і менш здатною уникати хижаків. Таку ж тенденцію продемонстрував і лаврак (Dicentrarchus labrax) – широко вживана в їжу європейська риба.

Більшість цих експериментів були зроблені для дослідження проблеми підкислення океану, що може стати поширеною проблемою до кінця століття, якщо світ зазнає екстремальних прогнозів зміни клімату. Але завдяки прибережному апвелінгу – процесу, який може підняти кислу воду з глибин океану на поверхню, – деякі прибережні райони вже час від часу зазнають певний рівень закислення. І навіть якщо в майбутньому викиди вуглецю будуть обмежені, весь океан все одно стане більш кислим, ніж зараз. Окремі види, ймовірно, матимуть різні граничні рівні кислотності, при яких підвищення кислотності раптово підриває їхню здатність виявляти певні хімічні речовини, каже Hardege, і вчені поки що не знають, де ці граничні рівні можуть бути. Окремі види, швидше за все, будуть відчувати відмінності у певних межах, коли підвищення кислотності раптово призведе до втрати здатності виявляти певні хімічні речовини, каже Hardege, і вчені поки що не знають, де ці межі можуть існувати.

Christina Roggatz, фахівець з морської хімічної екології з Бременського університету в Німеччині, зазначає, що підкислення не завжди знижує чутливість тварин до хімічних речовин. Наприклад, одне дослідження показало, що в більш кислій воді краби-самітники (Paguroidea), схоже, навіть краще відчувають певні хімічні речовини.

Але оскільки деякі показники стають сильнішими, а інші – слабшими, масштабне підкислення може порушити баланс хімічних зв’язків в океані, каже Roggatz.

І це ще не враховуючи, більш загрозливих наслідків, що спричиняють зміни хімічного складу морської води. Так, наприклад Roggatz виявила, що підвищення кислотності разом з підвищенням температури води призводить до збільшення токсичних властивостей сакситоксину, потужного нейротоксину, що з’являється у заражених молюсків, і тетродотоксину [сильна небілкова отрута природного походження нейропаралітичної дії.], що виділяється рибою-фугу, синьокільчастими восьминогами та іншими тваринами.

Дослідження щодо впливу підкислення на підводні хімічні процеси та порушення сенсорного сприйняття лише розпочинаються. Минулого року Hardege, Roggatz, та інші написали статтю, в якій закликали дослідників, від хіміків до екологів, з’ясувати, що ці зміни можуть означати.

Цілком можливо, каже Hardege, що дикі тварини можуть адаптуватися до змін у хімічному складі довкілля. Наприклад, сигналом про наявність їжі поблизу часто є не одна хімічна речовина, а цілий комплекс хімічних речовин. Навіть якщо вид більше не може виявити одну з цих хімічних речовин, він все ще може виявити інші. Або ж він може використовувати інші органи чуття, наприклад, зір.

Звичайно, краще, якщо ми не будемо випробовувати це на практиці. Найкращий спосіб захистити морські екосистеми від підкислення океану – зменшити рівень кислотності, каже Roggatz.

“Якщо ми можемо виграти час, суттєво зменшивши кількість вуглекислого газу, який ми викидаємо/емітуємо, – каже Roggatz, – я думаю, що це і є рішення”.

Посилання на оригінал: Can You Smell Me Now? How ’Bout Now?