Стаття опублікована в журналі Scientifc Reports. Дослідження підтримані грантами Російського наукового фонду (РНФ). «Для нас, людей, що живуть на берегах Байкалу, важливо знати і розуміти, де і які види, які спільноти впадуть першими під натиском глобальних кліматичних змін. Як мінімум для того, щоб своєю антропогенною діяльністю додатково не посилювати ці процеси », - розповідає Максим Тимофєєв, доктор біологічних наук, керівник проекту по гранту РНФ, професор ярмо, директор Науково-дослідного інституту біології ярмо.
Ендеміками називають специфічні для якоїсь області види, пологи або інші таксони рослин і тварин. Представники ендеміків мешкають у відносно обмеженому ареалі, іноді досить невеликому за площею, і часто є найважливішою частиною унікальних стародавніх екосистем. Під впливом кліматичних змін і наростаючого тиску людини на природу ендемічні види, вузько-адаптовані до конкретних умов проживання, виявляються найбільш вразливими. Вони вимагає особливої уваги вчених і постійного екологічного моніторингу для збереження біорізноманіття.
Біологи з Іркутського державного університету спільно з німецькими колегами з інститутів Об'єднання імені Гельмгольца вже кілька років вивчають особливості енергетичного метаболізму (обміну речовин для отримання енергії) ключових видів байкальских рачків-бокоплавов, по-науковому амфіпод (Amphipoda).
Амфіподи - найбільша і найрізноманітніша група видів в озері Байкал (350 видів і підвидів), повністю складається з ендеміків. Вона давно використовується в якості модельної системи для екологічних та еволюційних досліджень. У недавньому дослідженні вчені порівняли холодолюбивих байкальский вид Eulimnogammarus verrucosus з теплолюбними родичами - Байкальський ендеміком E. cyaneus і повсюдно поширеним видом-космополітом Gammarus lacustris.
«Енергетичний метаболізм - ключовий процес для живих організмів. Саме він багато в чому визначає температурні переваги для холоднокровних. Більшість сучасних байкальских ендеміків виникло в озері, коли воно вже було дуже холодним. Тому в ході свого розвитку байкальские ендеміки виробили специфічні клітинні та біохімічні адаптації до цих низьких температур. Ця вузька спеціалізація до холоду відбилася на роботі метаболічного апарату: використання різних джерел енергії жирів, вуглеводів; роботи регуляторних ферментних систем найбільш ефективні саме в діапазоні низьких температур », - пояснює співавтор публікації і керівник російсько-німецького проекту РНФ, кандидат біологічних наук Дарина Бедуліна.
При підвищенні температури чутливі до температур ендеміки, як у випадку холодолюбивих Eulimnogammarus verrucosus, виявилися найбільш уразливі: якщо у теплолюбних видів активність метаболічних ферментів зростає разом із зростанням температури, то у холодолюбивих виду вже після 15 градусів Цельсія починається її пригнічення. Дослідникам Байкалу добре відомо, що в періоди, коли температура в прибережній зоні Байкалу досягає 15 градусів, дорослі особини Eulimnogammarus verrucosus масово мігрують на глибину - туди, де прохолодніше. Тепер стають зрозумілими і клітинні механізми, які обумовлюють цю необхідність.
«Що ж дає цей, здавалося б, приватний випадок, для розуміння більш загальної картини того, що відбувається на Байкалі і прогнозу на перспективу? Досліджуваний холодолюбивих вид амфіпод є наймасовішим в зоні мілководдя по всьому озеру - і за чисельністю, і за біомасою. Подібно Eulimnogammarus verrucosus, переважна частина фауни безхребетних Байкалу також відноситься до холодолюбивих ендеміками - стенотермам з вузьким діапазоном оптимальних температур. Важливо враховувати той факт, що в ході глобальної зміни клімату температурний режим байкальских вод змінюється в бік нагріву. Наприклад, поверхневі води озера за останні півстоліття потеплішали більш ніж на один градус. Це ми знаємо з іншого дослідження нашого інституту - проекту довготривалого моніторингу пелагиали озера Байкал "Точка №1" », - поділився Максим Тимофєєв.
Важливо відзначити, що найбільші ризики відносяться до температурного режиму мілководній прибережній зони озера Байкал. В останні роки частішають випадки значного прогріву вод і спостерігається зростання середніх температур на цих ділянках. Це може викликати більш часті і більш масові міграції домінуючих холодолюбивих ендемічних видів, що, в свою чергу, звільнить екологічні ніші для вселення видів вже небайкальского походження і потенційно може привести до значної перебудови характеру прибережних спільнот озера.
Ці ризики вимагають безперервного моніторингу та адекватної оцінки наслідків - як на екосистемному, так і на метаболічному рівні, - у кожної групи ендеміків. Випадки проникнення нетипових для Байкалу видів і їх масового поширення (а значить, і видавлювання аборигенів) вже відомі. Наприклад, равлики-прудовики лімнеіди (Lymnaeidae) вже стали цілком звичайною, а часом і домінуючою групою молюсків не тільки на мілководді, а й на ряді кам'янистих і обривистих узбереж «типового Байкалу». «Раніше таке впровадження видів вселенців було практично неможливо через адаптивного переваги ендеміків.
Однак ця перевага працює тільки в межах температурних та інших режимів, оптимальних для байкальских видів. Вихід за ці межі пригнічує метаболічні процеси ендеміків, і, як показано на прикладі Eulimnogammarus verrucosus, веде до ослаблення конкурентоспроможності цих видів і подальшої втрати їх адаптивних переваг », - говорить Максим Тимофєєв. Дослідження проводилися спільно з колегами з Інституту полярних і морських досліджень імені Альфреда Вегенера (Бремерхафен, Німеччина), Лейпцігського університету (Лейпциг, Німеччина), Центру екологічних досліджень імені Гельмгольца (Лейпциг, Німеччина) та Інституту математики і природничих наук Макса Планка (Лейпциг, Німеччина ).
Джерело: Naked Science