Лососевые мухи могут адаптироваться к потеплению горных ручьев

С каждым годом изменение климата меняет характеристики и повышает температуру горных потоков по всему миру. Эти изменяющиеся условия влияют на обитающие в горах организмы несколькими прямыми и косвенными способами, и судьба многих из них будет определяться их способностью адаптироваться и эволюционировать до того, как они вымрут.

На данный момент определить, какие популяции будут сохраняться в том или ином конкретном месте, было непростой задачей. Но благодаря исследованию, недавно опубликованному в Журнале экспериментальной биологии, команда ученых из Университета Монтаны приблизилась к пониманию того, как один конкретный организм, лососевая муха, может реагировать на повышение температуры пресной воды в нашем меняющемся мире.

Рэйчел Мэлисон, доцент-исследователь биологической станции UM на озере Флэтхед, сказала, что популяции водных насекомых могут реагировать на изменение климата несколькими способами. Эти реакции включают изменение их ареала, развитие новых физиологических особенностей и поведения, проявление физиологической и поведенческой пластичности или вымирание.

«Мы изучали лососевых мух, потому что они являются важной частью пищевой сети, — делится Малисон. — Одна лососевая муха может дать много энергии рыбе, и у них много жабр, где поглощается кислород, что важно для физиологических измерений. Нам нужно понять, как популяции водных насекомых будут реагировать на изменение среды обитания, потому что они играют важную роль в переработке материалов в ручьях и обеспечении пищей других организмов «.

Сосредоточив внимание на физиологических и поведенческих реакциях пластичности, Мэлисон и ее команда измерили изменения в росте, выживаемости и наблюдаемых дыхательных характеристиках нимф лососевых мух при различных экспериментальных сочетаниях растворенного кислорода и температуры.

Использовались специальные комбинации, потому что повышение температуры может стимулировать более высокую метаболическую потребность организмов в кислороде, которая превышает доступный кислород в окружающей среде, что приводит к недостатку кислорода для организма.

После того, как в течение шестинедельного экспериментального периода они подвергали нимф лососевых мух воздействию различных температур и растворенного кислорода, ученые установили, что кислород и температура сложным образом влияют на рост.

Они обнаружили, что выживаемость была лишь немного ниже у нимф, подвергшихся воздействию более высоких температур воды. У насекомых, которые смогли приспособиться к более высоким температурам, не было никаких изменений в их подвижности в зависимости от температуры. Но нимфы, которые акклиматизировались к воде с низким содержанием кислорода, начали терять подвижность и координацию при более высоких температурах, чем обычно.

«Температура, при которой организмы теряют способность нормально передвигаться, является важным показателем температурной толерантности, — рассказывает Малисон. — Если камнеломки не могут ползать или переворачиваться, они не могут убежать от хищников».

Результаты исследования показывают, что нимфы лососевых мух могут обладать достаточной адаптивной пластичностью своих внутренних систем для поглощения и доставки кислорода, чтобы выжить, по крайней мере, в некоторых изменяющихся условиях их обитания в горных реках.

Чтобы дополнительно проверить первоначальные результаты исследования, Мэлисон и ее команда наблюдали и измеряли чувствительность к кислороду скорости метаболизма и структур жабр, расположенных на грудных сегментах нимф лососевых мух.

Объединив результаты нескольких показателей производительности, ученые показали, что повышение температуры и недостаток кислорода могут взаимодействовать таким образом, что повышают риск для здоровья водных насекомых, но физиологическая пластичность дыхательных систем может компенсировать некоторые из этих рисков.

Проще говоря, результаты исследования показывают, что акклиматизация может позволить лососевой мухе, которая является крупнейшей каменной мухой Монтаны, сохраняться в более теплых потоках дольше, чем ожидалось ранее.

Эти результаты примечательны, поскольку ученые продолжают искать ответы в неопределенном будущем. Понимание и прогнозирование того, как естественные популяции будут реагировать на изменение климата, является насущной проблемой, и физиологическая пластичность может быть ключевым механизмом устойчивости популяции. Однако оценить его потенциал сложно, поскольку он может проявляться по многим различным признакам одновременно на разных уровнях биологической организации.

Эксклюзивный перевод*

Фото: Университет Монтаны

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

583 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …