Озеро Байкал: Захист унікальної екосистеми

Дослідники досліджують, як зміна клімату та токсини навколишнього середовища впливають на найбільше та найстаріше прісноводне озеро у світі

Озеро Байкал утворилося між 25 і 30 мільйонами років тому і містить близько 20 відсотків усієї незамерзлої прісної води на Землі. Приблизно 23000 кубічних кілометрів об’єм води навіть більший, ніж у Балтійському морі. Озеро Байкал є не тільки найстарішим і найбільшим озером на Землі, але і глибиною понад 1500 метрів також найглибшим. Це також може бути одне з найхолодніших: середня температура води біля берега становить лише близько 6 ° C. "Вода кристально чиста, вміст солі та поживних речовин низький, і вона надзвичайно багата киснем - навіть на самому дні озера", - говорить д-р Тілл Луккенбах, екотоксиколог Центру екологічних досліджень Гельмгольца (UFZ).

Протягом еволюційної історії ці особливі умови на Байкалі дали унікальну фауну. Близько 80 відсотків з близько 2600 видів, що мешкають на Байкалі, є ендеміками - іншими словами, вони не зустрічаються ніде більше на Землі, що свідчить про те, що вони дуже добре пристосувалися до екстремальних умов.

Дослідження температурної чутливості байкальських амфіпод, проведені в Іркутському університеті, показують, що один вид (E. cyaneus) може переносити температуру води до близько 20 ° C, що може відбуватися влітку біля берегів озера. Дослідницька група виявила, що E. cyaneus виробляє постійний рівень так званих білків теплового шоку, які захищають важливі білкові молекули в організмі, які в іншому випадку пошкоджуються при високій температурі. Інший вид, E. verrucosus, виробляє набагато менше білків теплового шоку і замість цього мігрує в глибші, прохолодніші райони озера, щоб уникнути високих температур води. "Якщо температура води зросте внаслідок зміни клімату, це може мати далекосяжні наслідки не лише для окремих видів, але й для рівноваги екосистеми, яка склалася протягом тривалого періоду часу", - говорить Лукенбах. "У випадку з E. cyaneus максимальна температура, яку вид може переносити протягом тривалого періоду, іноді вже може бути досягнута влітку - подальше підвищення температури було б надзвичайно критичним. І якщо E. verrucosus доведеться мігрувати в глибші води ніж зараз, видам доведеться більше конкурувати з амфіподами, що живуть там, за джерела їжі ".

У своєму дослідженні, опублікованому нещодавно в екологічній науці та технологіях, група дослідників з UFZ, AWI та Іркутського університету дослідила, як ці два види амфіпод реагують на хімічне забруднення води. Тварини зазнавали впливу важкого металу кадмію, який служив зразком токсину. Хоча вода в Байкалі все ще в основному незабруднена, кадмій є відносно частим забруднювачем навколишнього середовища, токсичність якого робить надзвичайно проблематичним для екосистем. Цілком ймовірно, що на Байкалі може спостерігатися зростаюче забруднення важкими металами. Найбільша притока озера, річка Селенга, дедалі більше забруднюється шахтними стічними водами Монголії, а через повітря забруднювачі потрапляють до озера з промислового району навколо Іркутська.

Реакції амфіпод спостерігали в лабораторії. "Менші види E. cyaneus швидше поглинали забруднювач і, отже, гинули при менших концентраціях забруднюючих речовин у воді", - пояснює доктор Лена Якоб, екофізіолог з AWI, яка проводила експерименти на Байкалі. "Ми також спостерігали, що E. verrucosus уповільнює свій метаболізм навіть при низьких концентраціях кадмію. Це попереджувальний знак, оскільки тварини можуть уникати годівлі, коли це трапляється, не розмножуються і, швидше за все, стають жертвою хижаків через зниження Навіть низький, але постійний рівень хімічного забруднення Байкалу може мати значний вплив на окремі види та екосистему в цілому ".

В іншому дослідженні дослідники UFZ спільно з експертами з біоінформатики з Лейпцизького університету отримали перші уявлення про геном E. verrucosus. Він напрочуд великий - приблизно в три рази більший за геном людини. Дані про геном будуть використані як основа для подальшого дослідження стратегій фізіологічної адаптації в різних умовах навколишнього середовища. За словами Луккенбаха: "Ми хочемо пролити трохи більше світла на цю область, ще краще зрозуміти фізіологічний рівень і з'ясувати, чи існують інші механізми, які дозволяють організмам протистояти наслідкам зміни клімату та впливу забруднюючих речовин, тому що врешті-решт ми хочуть мати можливість передбачити, як може змінитися екосистема ".