В ходе эволюционной истории именно эти условия в озере Байкал привели к появлению уникальной фауны. Около 80 процентов из 2600 или около того видов, обитающих в озере Байкал, являются эндемиками — другими словами, они не встречаются больше нигде на Земле, что указывает на то, что они очень хорошо адаптировались к экстремальным условиям.Однако остается неясным, останется ли фауна Байкала такой разнообразной и уникальной в ближайшие годы. Озеро расположено в регионе, в котором особенно заметно глобальное потепление.
За последние 50 лет средняя температура поверхности озера Байкал повысилась почти на 1,5 ° C. «И он все еще растет», — говорит Луккенбах. «Зимний период, когда озеро покрыто льдом, также стал намного короче. Кроме того, существует обнаруживаемое химическое загрязнение. Поскольку экологические условия на Байкале остаются стабильными в течение очень долгого времени, эти изменения кардинальные. " В исследовательской группе имени Гельмгольца в России ЛаБегло руководитель проекта Луккенбах и его команда из UFZ в течение последних шести лет работали с исследователями из Иркутского университета, AWI в Бремерхафене и Лейпцигского университета, чтобы выяснить, к каким последствиям могут повлиять изменившиеся условия окружающей среды. — такие как повышение температуры воды и химическое загрязнение — имеют для уникальной фауны Байкала.
Два местных амфипода рода Eulimnogammarus используются в качестве модельных организмов. Амфиподы выполняют важную экологическую функцию в воде: они разрушают органический материал, таким образом сохраняя воду чистой, и служат пищей для рыб. Эта ключевая роль в пищевой сети делает их важными модельными организмами для экотоксикологов.Исследования температурной чувствительности байкальских амфипод, проведенные в Иркутском университете, показывают, что один вид (E. cyaneus) может переносить температуру воды примерно до 20 ° C, что может встречаться летом у берегов озера.
Исследовательская группа обнаружила, что E. cyaneus производит постоянный уровень так называемых белков теплового шока, которые защищают важные белковые молекулы в организме, которые в противном случае были бы повреждены при высоких температурах. Другой вид, E. verrucosus, производит гораздо меньше белков теплового шока и вместо этого мигрирует в более глубокие и прохладные районы озера, чтобы избежать высоких температур. «Если температура воды повысится в результате изменения климата, это может иметь далеко идущие последствия не только для отдельных видов, но и для баланса экосистемы, который развивался в течение длительного периода времени», — говорит Луккенбах. «В случае E. cyaneus максимум температуры, который этот вид может выдерживать в течение длительного периода времени, иногда может быть достигнут уже летом — дальнейшее повышение температуры будет чрезвычайно критичным. И если E. verrucosus придется мигрировать в более глубокие воды, подробнее чем сейчас, этому виду придется больше конкурировать с живущими там амфиподами за источники пищи ».В своем исследовании, недавно опубликованном в журнале Environmental Science and Technology, группа исследователей из UFZ, AWI и Иркутского университета изучила, как эти два вида амфипод реагируют на химическое загрязнение воды.
Животные подвергались воздействию кадмия тяжелого металла, который служил модельным токсином. Хотя вода в озере Байкал по-прежнему в значительной степени не загрязнена, кадмий является довольно частым загрязнителем окружающей среды, токсичность которого делает его чрезвычайно опасным для экосистем. Похоже, что в озере Байкал может наблюдаться рост загрязнения тяжелыми металлами. Самый большой приток озера, река Селенга, все больше загрязняется сточными водами горнодобывающей промышленности из Монголии, а по воздуху загрязняющие вещества попадают в озеро из промышленного региона вокруг Иркутска.
За реакциями амфипод наблюдали в лаборатории. «Более мелкие виды E. cyaneus быстрее поглощали загрязнитель и, таким образом, погибали при более низких концентрациях загрязнителя в воде», — объясняет д-р Лена Якоб, экофизиолог AWI, проводившая эксперименты на озере Байкал. «Мы также заметили, что E. verrucosus замедляет свой метаболизм даже при низких концентрациях кадмия. Это предупреждающий знак, потому что животные могут избегать кормления, когда это происходит, не могут размножаться и с большей вероятностью станут добычей хищников из-за пониженного содержания кадмия. деятельности.
Даже низкий, но постоянный уровень химического загрязнения озера Байкал может иметь серьезные последствия для отдельных видов и экосистемы в целом ».В другом исследовании исследователи UFZ вместе с экспертами по биоинформатике из Лейпцигского университета впервые получили представление о геноме E. verrucosus. Он удивительно большой — примерно в три раза больше человеческого генома.
Данные генома будут использованы в качестве основы для дальнейшего изучения стратегий физиологической адаптации в различных условиях окружающей среды. По словам Люкенбаха: «Мы хотим пролить немного больше света на эту область, еще лучше понять физиологический уровень и выяснить, существуют ли другие механизмы, которые позволяют организмам противостоять последствиям изменения климата и воздействия загрязняющих веществ, потому что в конечном итоге мы хотят иметь возможность предсказать, как экосистема может измениться ».