Водные животные живут ближе к пределу устойчивости к тепловому стрессу: Исследование
Амфиподы имеют гораздо меньший запас прочности для выживания в более теплой воде рек, чем считалось ранее. Им также необходимо постепенно привыкать к теплой воде. Это показало исследование Вилко Верберка из Университета Радбауд и экологов. Работа опубликована в журнале Global Change Biology.
Исследование представляет новый метод измерения теплоустойчивости животных, который упрощает связь между лабораторными и полевыми данными. Верберк заявляет: «Теплоустойчивость часто измеряют, забирая животных из воды в лабораторию, подвергая их воздействию все более теплой воды в течение одного-двух часов и определяя температуру, при которой они начинают умирать». Для видов амфипод в этом исследовании это было около 34°C.
«Наши реки обычно не теплее 27°C, поэтому предполагалось, что существует запас прочности в 7°C до гибели животных. Но короткий период времени может переоценивать этот запас: люди, например, легко выдерживают час в сауне, но не должны оставаться там весь день».
Акклиматизация
Верберк изучил, насколько хорошо амфиподы справляются с экстремальной жарой в периоды, превышающие несколько часов. В новом подходе выживаемость выражается как вероятность выживания, а не как критическая температура. «Математически вероятности гораздо более гибки, что позволяет легко рассчитывать, что происходит за более длительный период времени».
Оказалось, что комфортный запас в 7°C быстро исчезает, если рассчитывать выживаемость за недели, а не за часы. Более того, большое значение имело то, были ли животные ранее акклиматизированы к теплой или холодной воде и находились ли они в воде с хорошим или низким содержанием кислорода.
«Как и все холоднокровные животные, амфиподы нуждаются в большем количестве кислорода для метаболизма в теплой воде. Поэтому амфиподы лучше справлялись с экстремальной жарой, если ранее были акклиматизированы к условиям, когда им нужно больше кислорода (т.е. теплая вода) или когда извлечение кислорода затруднено (бедная кислородом вода)», — заявляет Верберк.
Уже было известно, что экстремальная жара вызывает стресс у амфипод. Однако исследователи показали, что дело не только в температуре. Время также является важным фактором: чем дольше амфиподам приходится выдерживать жару, тем более стрессовым это является.
«Таким образом, нельзя просто выражать теплоустойчивость в виде определенного порогового значения температуры; необходимо также учитывать время и количество кислорода в воде. Новый подход был применен для расчета вероятностей выживания на основе реальных данных Rijkswaterstaat, исполнительного агентства Министерства инфраструктуры и водного хозяйства. Эти данные включают колебания температуры воды и уровня кислорода», — говорит Верберк.
Новый подход
Выводы исследователей актуальны для расчетов того, с чем могут справиться речные животные, не только амфиподы. Какие температуры и уровни кислорода они могут переносить, а какие окажутся смертельными? Расчеты Верберка показывают, что смертность от теплового стресса в реках сейчас, возможно, управляема, но через 100 лет — если температура продолжит расти из-за изменения климата — она может увеличиться на 60–100%.
«Этот новый способ расчета может быть полезен, если мы хотим защитить определенные виды животных. Теперь у нас есть лучшее представление о том, когда температура становится критически высокой для животных в естественных условиях. В лаборатории мы часто работаем с короткими испытаниями, когда у животных не было времени привыкнуть, что не отражает реальность в поле.
Теперь мы можем действовать быстрее, например, улучшая уровень кислорода в воде. Глобальное потепление трудно побороть, отчасти потому, что оно происходит на глобальном уровне, но качество воды можно улучшить, принимая меры на региональном уровне».