Потепление океана приводит к неожиданным изменениям в размерах моллюсков

Фото из открытых источников

Ожидается, что потепление океанов приведет к уменьшению размеров моллюсков, но глобальный анализ показывает гораздо более сложное будущее для всех морей мира. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Моллюски, устрицы и кальмары попадают на тарелки людей по всему миру. Их размер может влиять на количество морепродуктов, доступных для вылова в рамках данной программы. В течение многих лет биологи предполагали, что потепление морей приведет к уменьшению размеров тела моллюсков.

Новые исследования прогнозируют более сложную картину: к 2100 году средний размер тела в большинстве районов моря уменьшится, в некоторых местах останется практически неизменным, а в Арктике увеличится. Все приведенные здесь данные являются результатом работы модели, построенной на основе записей, собранных другими людьми.

Исаак Триндаде-Сантос и его коллеги сопоставили почти 2,8 миллиона наблюдений за моллюсками с температурой, содержанием кислорода и наличием пищи в каждом из этих мест. Затем они продвинули эти взаимосвязи до 2100 года в рамках двух сценариев выбросов. В их базе данных содержится 23 329 видов, и самый крупный вид примерно в десять тысяч раз длиннее самого маленького.

«В течение многих лет идея о том, что потепление океанов просто приведет к сокращению численности морской жизни, рассматривалась почти как эмпирическое правило», — сказал ведущий автор исследования профессор Крейг МакКлейн из Школы биологических наук Университета Луизианы в Лафайете. «Наши результаты показывают, что это слишком упрощенное объяснение».

Команда разделила моллюсков на пять классов, а море — на 10 бассейнов. Это дает 50 пар для прогнозирования. При сценарии высоких выбросов средний размер тела моллюсков в 34 из них отличается от случайного значения более чем на 90%. Таким образом, старые ожидания подтверждаются примерно для двух третей групп и регионов, которые рассматривала команда. В остальных случаях ситуация меняется.

Наибольшее сокращение численности наблюдается у двустворчатых моллюсков в Балтийском море. К 2090-м годам их средняя длина уменьшится на 16,2 процента. Поскольку вес резко увеличивается с ростом, это соответствует приблизительной потере 41 процента массы тела.

Другие сокращения численности более плавные. По прогнозам, хитоны в Индийском океане потеряют 9,1 процента своей длины, головоногие моллюски в Средиземном море — 5,3 процента, а бивневые раковины в Южном океане — 1,2 процента. Даже самые маленькие из них заслуживают внимания. Длина и вес говорят сами за себя, и раковины, которые на 1,2 процента короче, на 3,7 процента легче.

В остальных 16 парах средний размер существенно не уменьшается. В шести из них прогнозируется его увеличение. Головоногие моллюски, к классу которых относятся кальмары, осьминоги и каракатицы, увеличили свою численность на 2,9 процента в Северном Ледовитом океане. Клыкастые моллюски, живущие под слоем осадка и питающиеся одноклеточными организмами, увеличили свою численность там на 3,3 процента, а в Индийском океане — на 2 процента.

Разделение происходит в соответствии с строением тела. Двустворчатые и брюхоногие моллюски строят тяжелые раковины, а потепление и закисление океана делают эту работу более трудоемкой, особенно для личинок. Головоногие моллюски практически не кальцифицируются. Кроме того, у них замкнутая кровеносная система, и они быстро сменяют друг друга.

Исследователи полагают, что такое сочетание факторов может позволить некоторым из них сохранить или увеличить свой размер по мере потепления воды. Однако у этих биологических особенностей есть и своя цена. Головоногим моллюскам нужно много кислорода, и они были единственным классом, у которого размер увеличивался вместе с ним. Теплая вода уже создает им проблемы и в других отношениях, в том числе и со зрением.

Изменения в море происходят не в одном направлении. Согласно этим прогнозам, Северная Атлантика потеплеет наиболее резко и потеряет больше всего пищи. Антарктические воды нагреваются меньше всего и обогащаются питательными веществами. Между тем Арктика теряет кислород быстрее, чем где-либо еще.

Если поместить одну группу животных в десять бассейнов, изменяя их поведение по-разному, ответы перестанут совпадать.

«Больше всего меня удивило, насколько сильно географическое положение влияет на жизнь животного», — говорит соавтор исследования Триндаде-Сантос. Команда истолковала это как доказательство того, что животное и его ареал обитания следует оценивать вместе. «Чтобы понять, что нас ждет, нужно рассматривать ситуацию в целом – биологию животного и конкретную траекторию его перемещения в окружающей среде».

Если запустить те же модели при низком уровне выбросов, количество таких снижений уменьшится с 34 до 14. Количество повышений практически не изменится, с шести до пяти. Таким образом, траектория выбросов оказывает сильное влияние на то, сколько групп моллюсков, по прогнозам, сократится в численности.

Количество групп, получающих выгоду, в любом случае остаётся примерно одинаковым.

«Увеличение выбросов в основном определяет, сколько групп сократится в размерах, а не то, какие немногие увеличатся», — объясняет Триндаде-Сантос. «Вопрос о том, насколько сократится численность морской жизни, в значительной степени по-прежнему остается вопросом, который мы решаем сегодня».

Эти модели отслеживают только температуру, содержание кислорода, запасы пищи и глубину. В них отсутствует информация о pH морской воды, что крайне важно для организмов, строящих раковины, на которых прогнозы оказали наибольшее влияние.

Данные об аномально высоких температурах в морской среде также отсутствуют. Экологические данные описывают долгосрочные средние значения, а не отдельные неблагоприятные недели. Потепление уже затрудняет кораллам получение необходимого им кислорода.

Данные о наблюдениях получены из OBIS, открытой базы данных морского биоразнообразия, и охватывают лишь около 45 процентов описанных видов моллюсков. Когда исследователи сузили область анализа до наиболее полно изученных видов, результаты остались теми же.

Команда также должна была исходить из того, что каждый вид остается в тех условиях, в которых обитает сегодня. Поэтому прогнозы не могут отслеживать животное, которое мигрирует, эволюционирует или находит холодное место для обитания.

В статье сообщается, что при любом из сценариев сохранилось лишь небольшое количество холодных убежищ, и в качестве потенциальных мест называются глубоководные районы и субарктическая часть Северной Атлантики.

Снижение среднего значения может происходить двумя способами, и эти модели не могут определить, какой именно из них является причиной. Возможно, мелкие виды распространяются в места, которые раньше занимали крупные. Или же крупные виды просто исчезают.

Чтобы их различить, необходимы измерения, повторяющиеся в одном и том же месте в течение многих лет, а палеонтологическая летопись показывает результат лишь спустя долгое время. Следующий шаг — сравнить эти прогнозы с размерами, которые в настоящее время измеряются в ходе исследований в каждом бассейне. Повторение этих сравнений с течением времени может показать, происходят ли уже прогнозируемые изменения.