Недостаток кислорода ускорил гибель тихоокеанских устриц от закисления воды

Ученые выяснили, что совместно закисление морской воды и недостаток кислорода, возникающие из-за накопления углекислого газа в атмосфере и последующего его «проникновения» в воду, подавляют иммунитет тихоокеанских устриц и приводят к их гибели. Поскольку это один из самых массовых и ценных видов моллюсков в аквакультуре, полученные данные помогут тщательнее следить за состоянием прибрежных зон и морских ферм, чтобы избежать гибели устриц. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.

Из-за сжигания топлива, использования транспорта и работы промышленных предприятий в атмосферу попадают огромные объемы углекислого газа. Исследования показывают, что это сказывается на химических свойствах морской воды: она закисляется из-за растворения части углекислого газа в Мировом океане. Также увеличение температуры планеты способствует снижению содержания растворенного кислорода в пресных и морских водоемах.

Такие проблемы особенно характерны для прибрежных мелководных районов, в том числе морских ферм, где выращивают двустворчатых моллюсков. При этом до сих пор ученые в основном оценивали действие этих неблагоприятных факторов на моллюсков по отдельности, тогда как обычно они встречаются вместе, создавая тем самым двойную угрозу, которая потенциально может быть опаснее для живых организмов.

Исследователи из Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) выяснили, как гипоксия (недостаток кислорода) и закисление воды совместно действуют на тихоокеанских устриц. Эти моллюски выращиваются в аквакультурах по всему миру и считаются ценным деликатесом благодаря необычному вкусу, высокому содержанию белка, витаминов и микроэлементов.

В эксперименте биологи использовали 270 устриц, которых разделили на три группы: первую поместили в морскую воду с нормальной кислотностью и стандартным для природных условий уровнем кислорода. В аквариум со второй группой моллюсков дополнительно подавали углекислый газ, чтобы вызвать закисление воды (показатель кислотности на 12% ниже нормы). Оставшиеся особи испытывали такое же закисление и одновременно недостаток кислорода (в 4 раза ниже нормы), который создавался за счет продувания воды азотом.

В течение восьми дней исследователи проверяли состояние жабр у моллюсков и брали у них образцы гемолимфы (аналога крови у беспозвоночных), чтобы проанализировать работу иммунной системы.

Уже на третий день эксперимента в аквариуме с недостатком кислорода и повышенной кислотностью воды устрицы начали гибнуть. Для сравнения, подкисление воды без гипоксии приводило к гибели лишь на восьмой день.

Авторы связали усиленный негативный эффект от гипоксии и закисления с нарушением работы иммунной системы и жабр. Так, уже через сутки после начала эксперимента у устриц, испытывающих оба стрессора, иммунные клетки утратили способность поглощать чужеродные частицы, а значит, выполнять свои защитные функции. Кроме того, у моллюсков из этой группы биологи зафиксировали серьезные повреждения жабр. Их жаберные нити — структуры, обеспечивающие обмен газами между организмом и водой, — склеивались, и в органе появились признаки воспаления и отмирания тканей. У устриц, находившихся только в подкисленной воде, повреждения были менее значительными — некоторые патологии в этом случае вовсе не появлялись.

«Наше исследование впервые численно подтвердило, что гипоксия усиливает негативный эффект закисления воды: под действием обоих этих факторов устрицы гибнут значительно быстрее, а их иммунная система оказывается практически парализованной уже в первые сутки. При этом мы выявили признаки (поражение жабр и свойства иммунных клеток), по которым экологи и сотрудники морских хозяйств смогут определить, что состояние устриц ухудшилось, и принять меры по спасению моллюсков. В дальнейшем мы планируем установить границы толерантности к сочетанию различных факторов глобального потепления и для других промысловых видов двустворчатых моллюсков, а также выявить клеточные механизмы неблагоприятного воздействия этих факторов на иммунную систему. Это позволит нам разработать практические подходы по поддержанию здоровья промысловых моллюсков на фермах в условиях глобальной трансформации климата планеты», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александра Андреева, кандидат биологических наук, руководитель лаборатории экологической иммунологии гидробионтов Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.