"Που είσαι?" Ρωτήθηκε το νυσταγμένο Scud:Η οξίνιση του ωκεανού μπορεί να επηρεάσει την ανίχνευση συντρόφου και να μειώσει τον μεταβολισμό σε ένα θαλάσσιο αμφίποδα
Η κλιματική αλλαγή είναι ένα επίμονο θέμα στις μέρες μας, τόσο στα επιστημονικά όσο και στα πολιτικά τραπέζια δείπνου. Πράγματι, από την αρχή της βιομηχανικής επανάστασης, η συνεχής έγχυση διοξειδίου του άνθρακα (CO2 ) στην ατμόσφαιρα, ως υποπροϊόν των δραστηριοτήτων της ανθρωπότητας, έχει διαταράξει τα κλιματικά συστήματα σε όλο τον κόσμο.
Από το ευρύ φάσμα των δυνητικά αρνητικών επιπτώσεων, η οξίνιση των ωκεανών αποτελεί έναν από τους αναδυόμενους κινδύνους για τη θαλάσσια ζωή, όπως η υπερθέρμανση των ωκεανών και η υποξία (δηλαδή η μείωση των επιπέδων οξυγόνου του θαλασσινού νερού). Με τις αυξανόμενες συγκεντρώσεις αυτού του αερίου θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, η χημεία υπαγορεύει ότι η διάλυση του διοξειδίου του άνθρακα στο επιφανειακό θαλασσινό νερό θα αυξηθεί επίσης. Αυτή η παγκόσμια αύξηση των συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα των ωκεανών είναι που δημιουργεί το φαινόμενο της οξίνισης των ωκεανών αυξάνοντας αποτελεσματικά την οξύτητα του θαλασσινού νερού (διαταράσσοντας τις οξεοβασικές ισορροπίες του οργανισμού) και μειώνοντας τη διαθεσιμότητα ορισμένων στοιχείων που είναι απαραίτητα για τη συσσώρευση ανθρακικού ασβεστίου δομές (π.χ. τα κελύφη των δίθυρων και οι εξωσκελετές των καρκινοειδών).
Ορισμένες από τις κύριες επιπτώσεις αυτού του φαινομένου στη θαλάσσια βιοποικιλότητα μπορούν να επηρεάσουν την επιβίωση, την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή και τη συμπεριφορά, όπως έχει αποδειχθεί από πολυάριθμες μελέτες σε διάφορα taxa. Πράγματι, μια υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να προκαλέσει σοβαρές αρνητικές επιπτώσεις τόσο στο φυσιολογικό (π.χ. μεταβολισμός) όσο και στο νευρολογικό (π.χ. αισθητηριακά συστήματα) επίπεδα. Όσον αφορά τη φυσιολογία, πολλοί οργανισμοί έχουν παρουσιάσει μείωση των αποθεμάτων ενέργειας (δηλαδή της ενέργειας που έχει στη διάθεσή του ένα άτομο για να εξασφαλίσει τις βιολογικές του διεργασίες) και μείωση στους μεταβολικούς ρυθμούς (επίσης γνωστή ως μεταβολική κατάθλιψη) όταν εκτίθενται σε αυξημένο CO2 . Το τελευταίο αποτελεί μια κατάσταση που θεωρείται ως χρονικά περιορισμένη προσαρμογή, κατά την οποία ένας οργανισμός θα μειώσει τις ενεργειακές απαιτήσεις για τη ρύθμιση της οξεοβασικής ισορροπίας, μειώνοντας κατά συνέπεια την κατανάλωση οξυγόνου, ως στρατηγική για την ενίσχυση της επιβίωσης κάτω από φυσιολογικά δυσμενείς συνθήκες – αν και για περιορισμένο χρονικό διάστημα.
Στη συνέχεια, υπάρχουν οι πιθανές επιδράσεις στο νευρολογικό επίπεδο, οι οποίες θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη χημειοαισθητηριακή λήψη (δηλαδή τη χρήση χημικών πληροφοριών από το περιβάλλον). Η χημειοαισθητηριακή λήψη είναι εξαιρετικής σημασίας για τους θαλάσσιους οργανισμούς, ιδιαίτερα για τα μαλακόστρακα που εξαρτώνται από συμπεριφορές που προκαλούνται από την όσφρηση για μια μεγάλη ποικιλία διαδικασιών (π. Η πιθανή παρεμπόδιση ή βλάβη αυτού του αισθητηριακού συστήματος, είτε μέσω της καταστροφής των ενδείξεων είτε παρεμπόδισης της σωστής λήψης και ή επεξεργασίας στους δέκτες, θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε σοβαρές οικολογικές επιπτώσεις. Παραδόξως, υπάρχουν σχετικά σπάνιες πληροφορίες σχετικά με τις πιθανές επιπτώσεις των μεταβλητών της κλιματικής αλλαγής σε αυτό το θέμα, ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά την ανίχνευση σεξουαλικών ενδείξεων στα καρκινοειδή, και, ως εκ τούτου, αυτό παρουσίασε ένα αρκετά ενδιαφέρον ερευνητικό θέμα.
Το θαλάσσιο αμφίποδα Gammarus locusta (Εικόνα 1) είναι ένα ευρέως διαδεδομένο καρκινοειδές με βασική οικολογική σημασία για θαλάσσιους και εκβολικούς ιστούς τροφών, που λεηλατεί έναν τεράστιο αριθμό ειδών:από θαλασσοπούλια μέχρι ψάρια και άλλα καρκινοειδή. και δραστηριοποιείται ενεργά σε μια μεγάλη ποικιλία άλλων οργανισμών, όπως τα φύκια και τα μικρότερα ασπόνδυλα. Στα αμφίποδα γαμμαρίδες, η έλξη των σεξουαλικών συντρόφων προκαλείται σε δύο επίπεδα:μέσω των φερομονών μεγάλων αποστάσεων, οι οποίες προκαλούν την αναζήτηση ενός θηλυκού στα αρσενικά. και μέσω των φερομονών επαφής με το σώμα που υπάρχουν στον εξωσκελετό του θηλυκού, οι οποίες επιτρέπουν την αναγνώριση ενός δεκτικού θηλυκού από το αρσενικό και προκαλούν την έναρξη μιας συγκεκριμένης συμπεριφοράς πριν από τη σύζευξη (precopulatory mate-guarding – η οποία συνίσταται στη φύλαξη και τη μεταφορά του θηλυκού από το αρσενικό μέχρι να μπορέσουν να ζευγαρώσουν). Αυτές οι φερομόνες ανιχνεύονται από την αισθητική του αρσενικού (δομές που μοιάζουν με κεραίες), επιτρέποντας σε ένα αρσενικό να γνωρίζει όχι μόνο την τρέχουσα θέση της γυναίκας αλλά και να συλλέγει πληροφορίες για τις εσωτερικές της διαδικασίες.
Αντιμετωπίζοντας το τρέχον σενάριο της παγκόσμιας περιβαλλοντικής αλλαγής, αναρωτηθήκαμε ποιες θα μπορούσαν να είναι οι πιθανές επιπτώσεις της προβλεπόμενης οξίνισης του τέλους του αιώνα στην αναπαραγωγική συμπεριφορά του G. ακρίδα ανδρών, καθώς και στους μεταβολικούς ρυθμούς τόσο των ανδρών όσο και των γυναικών. Έχοντας αυτό υπόψη, εκθέσαμε δύο γενιές αυτού του είδους σε ένα σενάριο ελέγχου και οξίνισης, προσαρμόζοντας τις συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα στα τρέχοντα (~400 µatm) και τα προβλεπόμενα επίπεδα του τέλους του αιώνα (~900 µatm). Όταν η τελευταία γενιά έφτασε σε σεξουαλική ωριμότητα (η οποία σε αυτό το είδος και στους 18ºC εμφανίζεται σε ηλικία περίπου 30 ημερών), πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία των συμπεριφορικών και μεταβολικών χαρακτηριστικών.
Μια πλήρης περιγραφή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε για τη συμπεριφορική και μεταβολική δειγματοληψία είναι διαθέσιμη στην εργασία μας, για όσους ενδιαφέρονται για περισσότερες λεπτομέρειες. Ωστόσο, ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των μεθόδων που χρησιμοποιήσαμε. Προκειμένου να μετρηθούν οι επιπτώσεις στην αναπαραγωγική συμπεριφορά των αρσενικών (ειδικά στην ανίχνευση γυναικείων ενδείξεων σε μεγάλες αποστάσεις), επιλέχθηκε τυχαία μια ομάδα ανδρών και δοκιμάστηκε μεμονωμένα σε μια πειραματική συσκευή δυαδικής επιλογής (Εικόνα 2).
Αυτή η διάταξη αποτελούταν από μια ορθογώνια αρένα στην οποία ένα αρσενικό αμφίποδα τη φορά είχε ελεύθερη κίνηση μεταξύ δύο αντίθετων ροών νερού για 10 λεπτά (το ένα περιείχε θηλυκά αρώματα και το άλλο φιλτραρισμένο θαλασσινό νερό), αφού προηγουμένως είχε εκτεθεί και στις δύο ροές σε δοχείο για 10 λεπτά. Αυτή η προηγούμενη προετοιμασία και στα δύο ερεθίσματα εξασφάλισε ότι το ζώο εκτέθηκε στο σύνθημα πριν απελευθερωθεί στην αρένα. Κατά τη φάση της ελεύθερης κίνησης, καταγράψαμε τον λανθάνοντα χρόνο απόκρισης κάθε αρσενικού (δηλαδή το χρόνο που απαιτείται για να ξεκινήσει η εξερεύνηση της αρένας), την πρώτη επιλογή κατεύθυνσης (δηλαδή σε ποια ροή νερού πήγε πρώτο το αρσενικό) και την αναλογία του χρόνου ξοδεύονται σε κάθε ροή. Για να ποσοτικοποιηθούν οι επιπτώσεις στους μεταβολικούς ρυθμούς του αμφίποδα, επιλέχθηκαν τυχαία ενήλικα αρσενικά και θηλυκά και εισήχθησαν μεμονωμένα μέσα σε έναν σφραγισμένο ακρυλικό θάλαμο ενός στατικού συστήματος αναπνευστικής μέτρησης ροής που είναι κατάλληλο με O2 κηλίδες αισθητήρα και συνεχής εγγραφή του O2 ποσοστά κατανάλωσης εντός του θαλάμου. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των συνηθισμένων μεταβολικών ρυθμών, που είναι οικολογικά σχετικές μετρήσεις του μεταβολισμού.
Τα αποτελέσματά μας ήταν αρκετά ενδιαφέροντα. Υπήρξαν σημαντικές επιδράσεις της οξίνισης των ωκεανών σχετικά με την καθυστέρηση απόκρισης και την αναλογία του χρόνου που δαπανάται σε κάθε ροή νερού (συγκεκριμένα, αυξημένη καθυστέρηση σε αρσενικά που εκτέθηκαν στο σενάριο οξίνισης, μαζί με μείωση του χρόνου που δαπανάται στη ροή του νερού που περιέχει τα θηλυκά σημάδια) αλλά καμία σχετικά με την πρώτη επιλογή κατεύθυνσης (στην οποία εμφάνισαν παρόμοιες αποκρίσεις με τα αρσενικά από τον έλεγχο). Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν CO2 -Συνδεδεμένη διαταραχή συμπεριφοράς, πιθανώς μέσω της διαταραχής των νευρολογικών οδών και κατά συνέπεια της αναστολής της σωστής απόκτησης και επεξεργασίας χημικών πληροφοριών (αν και αυτό δεν αξιολογήθηκε σε αυτή τη μελέτη). Επίσης, άτομα που εκτίθενται στο υψηλό CO2 Το σενάριο (τόσο για άνδρες όσο και για γυναίκες) παρουσίασε σημαντική μείωση στον μεταβολικό ρυθμό τους, κάτι που είναι ενδεικτικό της πιθανής μεταβολικής κατάθλιψης, όπως περιγράφεται παραπάνω. Αυτή η κατάσταση έχει επίσης συνδεθεί με μια κατάσταση δραστηριότητας παρόμοια με την αναισθησία στα θαλάσσια ασπόνδυλα, η οποία μπορεί να εξηγήσει τον μεγαλύτερο χρόνο που απαιτείται για την έναρξη της κίνησης.
Συνοπτικά, αυτή η μελέτη αποκάλυψε ότι αυξημένες συγκεντρώσεις CO2 θαλασσινού νερού θα μπορούσε δυνητικά να διαταράξει τις σεξουαλικές συμπεριφορές που εξαρτώνται από τις χημειοαισθητηριακές πληροφορίες σε αμφίποδα γαμμαρίδες, είτε μέσω της βλάβης των αισθητηριακών συστημάτων, της παρεμπόδισης του μεταβολισμού ή ενός συνδυασμού αυτών των παραγόντων. Όχι μόνο αυτό, αλλά επίσης εγείρει αμφιβολίες σχετικά με την ικανότητα του αμφίποδου να επεξεργάζεται σωστά πληροφορίες που σχετίζονται με αρπακτικά, ομοειδείς, τρόφιμα κ.λπ., κάτω από αυτές τις εξαιρετικά στρεσογόνες συνθήκες. Αξίζει, ωστόσο, να εξετάσουμε δύο πράγματα:πρώτον, ότι στο ωκεάνιο σύστημα, η οξίνιση των ωκεανών συμβαίνει ταυτόχρονα με την υποξία και την υπερθέρμανση των ωκεανών, και ότι αυτές οι επιπτώσεις θα μπορούσαν να αλλάξουν (είτε επιδεινωθούν είτε αμβλυνθούν) με συνδυασμό αυτούς τους παράγοντες.
Δεύτερον, πρέπει επίσης να εξετάσουμε τη δυνατότητα μακροπρόθεσμης προσαρμογής σε στρεσογόνες συνθήκες που θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν σε μείωση της ευαισθησίας ενός πληθυσμού ή ενός είδους σε έναν συγκεκριμένο παράγοντα μακροπρόθεσμα. Αυτό σημαίνει ότι είναι σημαντικό να συνεχιστούν μελέτες όπως η παραπάνω, αλλά συνδυάζοντας νέους παράγοντες και, ει δυνατόν, αξιολογώντας τις πιθανές απαντήσεις πολλών γενεών, οι οποίες θα μπορούσαν να διαφέρουν από μια βραχυπρόθεσμη έκθεση. Ωστόσο, υπάρχει τώρα ένας αυξανόμενος όγκος βιβλιογραφίας σχετικά με τις επιπτώσεις της προβλεπόμενης κλιματικής αλλαγής για τα θαλάσσια είδη σε όλα τα taxa. Είναι υψίστης σημασίας να συνεχίσουμε να επενδύουμε σε αυτού του είδους την έρευνα, εάν θέλουμε να συμβουλεύσουμε σωστά τους πολιτικούς και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και να εφαρμόσουμε αποτελεσματικά μέτρα διατήρησης στο εγγύς μέλλον.
Αναφορά:
- Francisco O. Borges, Eduardo Sampaio, Cátia Figueiredo, Rui Rosa, Tiago F. Grilo, Διαταραχή που προκαλείται από υπερκαπνία της ανίχνευσης συντρόφου σε μεγάλες αποστάσεις και μείωση της ενεργειακής δαπάνης σε ένα παράκτιο θεμέλιο καρκινοειδές, Φυσιολογία και Συμπεριφορά195, , 2018, Σελίδες 69-75, ISSN 0031-9384, https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2018.07.023.
