Wpływ zmiany klimatu na zmiany metaboliczne u ryb
W wyniku zmiany klimatu, europejskie oceany i morza stają się coraz cieplejsze oraz stale spada ilość tlenu w wodzie. Chociaż oba trendy mają bezpośredni wpływ na ekosystemy morskie, większość badań analizuje te dwa czynniki stresogenne oddzielnie. Prowadzi to do sytuacji, w której analizy nie oddają w pełni rzeczywistych warunków środowiskowych, jakich ryby doświadczają w naturze. „Potrzebne jest bardziej kompleksowe podejście, które pozwoli na przeanalizowanie wpływu ocieplenia i odtlenienia oceanów na tempo metabolizmu ryb”, mówi Rasmus Ern, biolog z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu OxyTempFish postawił sobie za cel udzielenie odpowiedzi na to pytanie.
Nowe narzędzia przewidują wpływ zmiany klimatu na ryby
Wykorzystując danio pręgowanego jako gatunek modelowy, w ramach projektu badacze przyjrzeli się wpływowi rosnących temperatur i spadających poziomów tlenu na metabolizm ryb oraz kształtowaniu wartości granicznych temperatury i reakcji behawioralnych na niedotlenienie wynikających z tych zmian. W tym celu zespół zbudował i udoskonalił specjalistyczne systemy doświadczalne, które pozwalają na precyzyjne dostosowywanie poziomu tlenu i temperatury wody przy jednoczesnym pomiarze cech metabolicznych, granic tolerancji termicznej i zachowań. Jednym z tych rozwiązań jest regulator tlenu OptoReg - proste i niedrogie urządzenie, które przekształca powszechnie stosowane mierniki tlenu FireSting-O2 wyprodukowane przez PyroScience w precyzyjne regulatory tlenu działające w pętli zamkniętej. Dzięki publikacji informacji w formie artykułu metodycznego w modelu otwartego dostępu laboratoria dysponujące ograniczonymi zasobami mogą przeprowadzać zaawansowane doświadczenia dotyczące niedotlenienia.
Nowe odkrycia podważają dotychczasowe założenia
Dzięki wykorzystaniu narzędzi badacze odkryli, że próg zawartości tlenu w wodzie, przy którym górne limity termiczne (krytyczne maksimum termiczne - CTmax) stają się ograniczone (PCTmax), nie jest stałą wartością dla danego gatunku. Wręcz przeciwnie - zmienia się istotnie w zależności od tempa wzrostu temperatur. Badacze odkryli również, że behawioralne reakcje na niedotlenienie są silniej związane z tolerancją hipoksji niż z podstawowym zapotrzebowaniem na tlen. Odkrycie to potwierdza założenie, według którego zachowanie unikowe wynika ze zbliżenia do limitów fizjologicznych, nie zaś ze zwykłych kosztów metabolicznych. To z kolei przekłada się na wpływ na przewidywanie wpływu indywidualnej zmienności fizjologii na reakcje behawioralne w warunkach spadku zawartości tlenu. Ponadto zespół odkrył, że wpływ rosnącego tempa ocieplenia na CTmax jest odwrotny w różnych temperaturach aklimatyzacji - CTmax jest wyższy u ryb aklimatyzowanych w cieplejszych warunkach i mniejszy w przypadku osobników aklimatyzowanych w chłodniejszych warunkach. „Podważa to dotychczasowe założenie, że pojedynczy standardowy protokół ocieplenia pozwala na niezawodne mierzenie i porównywanie tolerancji termicznej gatunków z różnych środowisk”, zauważa Ern. Wyniki badań pokazują, że standardowe laboratoryjne metody pomiaru górnych limitów termicznych mogą systematycznie zawyżać lub zaniżać wrażliwość gatunków na połączone ocieplenie i spadek poziomu tlenu, co przekłada się na wiarygodność prognoz wykorzystywanych do przewidywania, w jaki sposób populacje ryb będą się zmieniać pod wpływem zmiany klimatu. Kluczowe wyniki projektu zostały zaprezentowane na międzynarodowych konferencjach, a szereg artykułów oczekuje obecnie na wysyłkę do czołowych czasopism naukowych. Projekt przyczynił się także do opracowania szeregu publikacji, w tym szeroko cytowanego artykułu przeglądowego z 2023 roku opublikowanego na łamach czasopisma „Physiology”, który stanowi syntezę wiedzy na temat współdziałania funkcji układu krążenia, podaży tlenu i reakcji na stres komórkowy w celu ustalenia limitów termicznych ryb. Projekt OxyTempFish otrzymał wsparcie ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
