В новом исследовании красного морского ежа, ценного с коммерческой точки зрения вида, изучалось, как разные популяции реагируют на изменения в окружающей среде. Результаты показывают, что популяции красных морских ежей в северной и южной Калифорнии адаптированы к своим местным условиям, но различаются по своей уязвимости к изменениям окружающей среды, ожидаемым в будущем из-за глобального изменения климата и закисления океана.
Новые данные, опубликованные 20 января в Ученые прогрессируют, указывают на то, что популяции красных морских ежей в южной Калифорнии могут быть более уязвимыми к изменению климата, чем в северной Калифорнии. Хотя морские ежи Южной Калифорнии уже приспособились к более теплым условиям, исследователи подозревают, что дальнейшее потепление их среды может быть больше, чем они могут вынести.
«Красные ежи из популяции Южной Калифорнии были гораздо более чувствительны к изменениям окружающей среды, чем из Северной Калифорнии, и мы думаем, что это, вероятно, потому, что они уже ближе к какому-то тепловому пределу», — сказала ведущий автор Кристи Крекер, профессор экологии. и эволюционная биология в Калифорнийском университете в Санта-Крус.
Первый автор Эмили Донхэм руководила исследованием в качестве аспиранта Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, а в настоящее время является исследователем с докторской степенью в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. «Красные морские ежи являются важным промысловым видом вдоль нашего побережья, поэтому очень важно понять, как на них может повлиять изменение климата», — сказала она.
В исследовании рассматривалось влияние трех ключевых переменных окружающей среды на прибрежную среду обитания морских ежей: температура воды, растворенный кислород и рН (показатель подкисления океана). Изменение климата, вызванное увеличением содержания углекислого газа в атмосфере, нагревает океаны и снижает уровень кислорода в воде, в то время как увеличение поглощения углекислого газа морской водой приводит к закислению океанов.
По словам Крекера, большинство исследований, посвященных приспособляемости видов к изменению климата, были сосредоточены на одном аспекте изменения окружающей среды, таком как потепление или закисление океана. «Но все эти виды, которые нас беспокоят, встроены в среду с множеством переменных, на которые повлияет изменение климата», — сказала она.
Используя сеть датчиков, развернутых вдоль побережья, исследователи сначала охарактеризовали текущие условия в ламинариевых лесах северной и южной Калифорнии. Существуют большие различия между прибрежными водами северной и южной Калифорнии из-за сильного сезонного апвеллинга на севере, который выносит на поверхность холодные глубинные воды с пониженным содержанием растворенного кислорода и более низким рН (ближе к кислому концу шкалы). ). Прибрежный апвеллинг гораздо слабее в южной Калифорнии.
В результате популяции морских ежей в северной Калифорнии уже подвержены воздействию более кислых, менее насыщенных кислородом и более холодных условий, чем воды южной Калифорнии. Однако в будущем в обоих регионах будет более теплая, более кислая и менее насыщенная кислородом вода по сравнению с нынешними условиями.
Чтобы изучить чувствительность красных морских ежей к этим изменяющимся условиям, исследователи разводили молодых морских ежей из обоих регионов в резервуарах за пределами лаборатории Long Marine UCSC, где они могли контролировать условия в каждом резервуаре.
В экспериментах морские ежи двух популяций подвергались воздействию средних условий каждого из двух регионов по температуре, растворенному кислороду и рН. Результаты ясно показали, что популяции красных морских ежей адаптированы к своей естественной среде и имеют повышенную смертность при выращивании в других условиях. Морские ежи Южной Калифорнии плохо себя чувствовали в условиях Северной Калифорнии, и наоборот.
Исследователи также представили красным морским ежам ожидаемые будущие условия для их родных регионов, основанные на прогнозах регионального климата на 2100 год. Эти будущие условия, как правило, не пересекаются с диапазоном условий, измеряемых в настоящее время вдоль побережья.
Хотя смертность популяций в обоих регионах увеличилась в прогнозируемых будущих условиях, морские ежи из северной Калифорнии продемонстрировали более низкую смертность и имели лучшее состояние тела, чем морские ежи из южной Калифорнии.
«Хотя население северной Калифорнии в будущем будет находиться в более кислых условиях с низким содержанием кислорода, гораздо больше пострадало население южной Калифорнии», — сказал Крокер.
По ее словам, это стало неожиданностью, потому что население северной Калифорнии адаптировано к сезонным изменениям, при которых температура, растворенный кислород и pH снижаются одновременно, тогда как с изменением климата эти колебания сужаются, или «ковариационная структура» нарушается. . Растворенный кислород и рН будут уменьшаться, но температура будет увеличиваться.
«Это разрушает структуру ковариации окружающей среды, к которой они адаптированы, поэтому мы прогнозировали, что это сделает их более уязвимыми. Но это не то, что мы нашли», — сказал Крокер.
Результаты показывают, что температура воды является критической переменной окружающей среды для красных морских ежей. При более высоких температурах прибрежные воды южной Калифорнии, возможно, не нуждаются в дальнейшем нагревании, чтобы достичь неблагоприятных температур для красных морских ежей.
«Мы не должны предполагать, что уязвимость вида к изменению климата одинакова во всем его ареале», — сказал Крокер. «Каждая популяция адаптирована к местным условиям, и не все популяции будут одинаково реагировать на глобальное изменение климата. »
Помимо Донхэма и Крекера, соавторами являются Ирис Флорес, Алексис Хупер и Эван О’Брайен из Калифорнийского университета в Санта-Круз; Кейт Вайлет и Ян Фрейвальд из фонда Reef Check Foundation; и Юичиро Такэсита из Научно-исследовательского института Аквариума Монтерей-Бей. Эта работа была поддержана Институтом изучения экологических и эволюционных климатических воздействий Калифорнийского университета (ISEECI) и Калифорнийским советом по защите океана.
