Twarde muszle: jak wpływ ma zakwaszenie oceanów na omułki

Naukowcy badający wapń w środowisku morskim odkryli bezpośrednią zależność między zakwaszeniem mórz z powodu zmieniającego się klimatu a tempem wapnienia muszli zewnętrznych. Muszla omułka chroni go przed drapieżnikami i wykształca się na bardzo wczesnym etapie rozwoju. Omułki są wówczas szczególnie wrażliwe na niskie stężenie pH w oceanie, co jest spowodowane zwiększonym pobieraniem dwutlenku węgla z atmosfery, który jest rozpuszczony w wodzie morskiej.

W ramach badań finansowanych ze środków UE analizowany jest sposób, w jaki zakwaszenie wpływa na te w znacznej mierze niezgłębione mechanizmy wapnienia, rozwoju, zniekształcania i rozpuszczania muszli omułków. Ustalenia partnerów projektu CACHE (Calcium in a CHanging Environment) pomogą wyjaśnić, jak larwy małż, takich jak omułki, wykształcają muszle w umiarkowanych warunkach zakwaszenia i wskażą bezpośrednie powiązanie między chemią węglanów w oceanach a tempem wapnienia larw.

Nowe spojrzenie na wykształcanie się muszli omułków

Muszle omułków zaczynają się formować, kiedy osobniki mają zaledwie jeden dzień. W sprawozdaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications naukowcy przedstawili w zarysie sposób wykorzystania mikroelektrod i barwników fluorescencyjnych do śledzenia osadzania się węglanu wapnia w muszlach jedno- i dwudniowych larw. Ustalili, że wapń nie tworzył się wewnątrzkomórkowo, jak dotychczas sądzono, tylko był raczej pobierany z wody morskiej i przenoszony za pomocą swoistych białek przed uformowaniem się węglanu wapnia.

Naukowcy przeanalizowali warunki panujące bezpośrednio pod muszlami. Analiza wykazała, że larwy były w stanie podwyższyć pH i stężenie węglanu pod muszlą, co przekładało się na wyższe współczynniki wapnienia. W bardziej kwaśnych warunkach, zdolność larw do wapnienia wzrastała. Naukowcy zauważyli, w przypadku najwyższych stężeń CO2, wyższą rozpuszczalność muszli, która skutkowała podwyższoną śmiertelnością.

Małże świadczą kilka usług ekosystemowych o zasadniczym znaczeniu, między innymi służą za biowskaźnik poziomu zanieczyszczeń w jednolitej części wód oraz pełnią funkcję biofiltrów. Są szczególnie wrażliwe na zakwaszenie oceanów, ale do tej pory niewiele było wiadomo na temat sposobu, w jaki regulują wykorzystanie wapnia w celu formowania muszli, jaki wpływ na ten proces mogą mieć zmieniające się warunki środowiskowe oraz jakie wiążą się z tym następstwa dla populacji. Ten niedostatek wiedzy ogranicza zdolność prognozowania przyszłej różnorodności biologicznej oraz konsekwencji dla przemysłu akwakultury. Badania przeprowadzone w ramach projektu CACHE sugerują, że powodem wysokiej wrażliwości larw omułków na zakwaszenie jest ich ograniczona zdolność do regulacji jonów.

Ze względu na fakt, że mięczaki pobierają rozpuszczalną postać wapnia z wody morskiej i przekształcają ją na nierozpuszczalny związek chemiczny bez zapotrzebowania na dużą ilość energii, poznanie tego procesu może zaowocować potencjalnymi zastosowaniami w biotechnologii. Celem projektu CACHE jest pogłębienie wiedzy na temat wytwarzania wapnia w środowisku morskim i przeszkolenie młodych badaczy w radzeniu sobie ze złożonymi problemami biologicznymi za pomocą multidyscyplinarnych podejść. Poznanie sposobu w jaki ważne ze względów komercyjnych mięczaki wytwarzają muszle i regulują ich formowanie w różnych warunkach środowiskowych powinno dać pojęcie o tym, jak gatunek poradzi sobie w zmieniającym się klimacie i zapewni solidne zapasy na potrzeby akwakultury.

Więcej informacji:
witryna projektu
strona projektu w serwisie CORDIS