Badanie migracji w kierunku biegunów rzuca światło na odporność ekosystemów
Temperatura na Ziemi wzrasta, a wiele organizmów rozpoczyna migrację w kierunku biegunów w poszukiwaniu schronienia przed ciepłem. Ruch ten odbywa się w tempie 50–70 km na dekadę. Z drugiej jednak strony Arktyka ociepla się w tempie trzykrotnie większym, niż wynosi globalna średnia, w związku z czym gatunki bytujące w okolicy biegunów spotykają się z szeregiem nowych czynników stresogennych wywołanych zmianą klimatu. Zespół finansowanego ze środków UE projektu EdgeStress zbadał to zjawisko w kontekście ekosystemów leżących w strefie pływów na dużych szerokościach geograficznych w zachodniej Grenlandii. Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Liczne nowe klimatyczne czynniki stresogenne
Wszystkie organizmy posiadają pewien zakres tolerancji temperatur, w których mogą przeżyć. Kiedy temperatury zaczynają zagrażać ich życiu, organizmy te muszą zmienić miejsce bytowania. Ocieplanie się klimatu jest czynnikiem stresu dla gatunków zamieszkujących Arktykę i zmusza gatunki nienatywne zamieszkujące strefę borealną do migracji w regiony arktyczne. Ponadto rosnące temperatury powodują topnienie lodu morskiego, co skutkuje zasileniem oceanów w wodę słodką. Jest to kolejny czynnik stresogenny dla organizmów żyjących w środowisku morskim. Jednak wzrost temperatur i uwalnianie się do oceanów wody słodkiej to nie jedyne problemy. Zakwaszenie oceanów również silnie wpływa na organizmy. Zespół projektu EdgeStress skupił się na szczegółowej obserwacji środowisk docelowych, aby zbadać wpływ szeregu czynników stresogennych na omułka jadalnego.
Wnioski z badań terenowych
Koordynator projektu EdgeStress, Jakob Thyrring, po zakończeniu dwuletniego pobytu na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej, gdzie współpracował z ekspertami z zakresu ekologii terenów przybrzeżnych, przeprowadził badania terenowe, aby określić wpływ czynników stresogennych na granice zasięgu siedlisk omułka.Planowany termin ich rozpoczęcia został jednak przesunięty z powodu pandemii COVID-19, co skłoniło badacza do skoncentrowania się na szczegółowym badaniu zestawu danych dotyczących różnorodności biologicznej. Jak przekonuje Thyrring, „te analizy pozwoliły mi opisać globalne wzorce różnorodności biologicznej w strefie pływów, czego nikt wcześniej przede mną nie zrobił, a ostatecznie powiązać moją pracę doświadczalną z zaobserwowanymi wzorcami w zakresie populacji i społeczności”. Doświadczenia obejmowały gromadzenie danych na temat temperatury ciała i reakcji na środowiska o zróżnicowanym stopniu zasolenia i pH wody morskiej. W celu zbadania wpływu zakwaszenia wykorzystano kilka technik, w tym analizę NMR, analizy jakościowe i ilościowe kwasu oraz analizę budowy błonowych kwasów tłuszczowych.Pomiary fizjologiczne były prowadzone na kilku poziomach biologicznych i obejmowały geny, ekspresję białek i całościową odpowiedź zwierzęcia.
Wyniki badania rzucają światło na odporność ekosystemów
Wyniki projektu wskazują, że omułek jadalny zachowuje dość wysoki poziom odporności na zmianę klimatu. Nie znaleziono żadnych dowodów wskazujących na stres komórkowy spowodowany wzrostem temperatur. Ponadto wyniki biometryczne wskazały na masową ekspansję HSPA12 u omułka jadalnego, białka szoku cieplnego, którego zwiększona ekspresja stanowi ochronną reakcję komórkową na stres. Czynników stresogennych oddziałujących na organizmy bytujące w okolicy biegunów jest wiele i nie wiadomo, jaką reakcję wyzwolą. Na przykład, obecność pasożytów wydaje się mieć działanie profilaktyczne, zwiększając potencjał odporności części gatunków. Z drugiej jednak strony, niektóre gatunki wykazują zwiększoną wrażliwość cieplną spowodowaną spływem wody słodkiej. Arktyka ulega szybkim zmianom, dlatego konieczne są dalsze badania, które pozwolą ocenić wpływ zmiany klimatu na zamieszkujące ją organizmy. Na przykład, dowody naukowe pokazują, że topniejąca pokrywa lodowa uwalnia do oceanów duże ilości rtęci. W związku z tym Thyrring chce zbadać wpływ tego chemicznego czynnika stresogennego na gatunki, którym on zagraża. Badania terenowe pomogą naukowcom w dokładniejszym przewidywaniu wpływu globalnego ocieplenia i podnoszeniu świadomości lokalnych interesariuszy.
Słowa kluczowe
EdgeStress, odporność ekosystemu, omułek jadalny, migracja w kierunku biegunów, zmiana klimatu, klimatyczne czynniki stresogenne, badania terenowe, różnorodność biologiczna
