Чтобы иметь возможность делать более точные и глобально применимые прогнозы относительно воздействия изменения климата на жизнь в наших океанах, морские биологи давно стремились найти универсальные принципы, которые позволили бы им описывать условия жизни в океанах и на их границах. . В этой связи один из ключевых вопросов: как потепление океанов и связанное с этим уменьшение растворенного кислорода повлияет на продуктивность морских форм жизни? Как объясняет морской биолог профессор Ханс-Отто Портнер из Института Альфреда Вегенера, Центр полярных и морских наук им.
Гельмгольца, который является соавтором статьи, «если животному приходится выполнять больше работы, оно требует энергии, которую оно каким-то образом должно производить. сверх скорости метаболизма в состоянии покоя. Морские формы жизни генерируют эту дополнительную энергию, дыша и тем самым потребляя больше кислорода.
Однако их способность делать это зависит от двух факторов: температуры воды и того, насколько чувствительны виды к недостатку кислорода. . "В своем новом исследовании он и его американские коллеги Кертис Дойч, Брэд Сейбел, Аарон Феррел и Раймонд Б. Хьюи рассчитали способность отдельных видов животных увеличивать скорость метаболизма, а затем исследовали эту способность в зависимости от температуры и концентрации кислорода в окружающей среде. Мировой океан. Такой подход позволил им создать метаболический индекс для каждого вида, который устанавливает четко определенные пределы для морской жизни, дышащей кислородом: «Морские животные, такие как бельдюги, каменные крабы и атлантическая треска, могут выжить только в среде с достаточным количеством кислорода, чтобы они могли увеличить свой метаболизм. в два-пять раз превышающую скорость метаболизма в состоянии покоя, если это необходимо.
У каждого вида есть определенная максимальная температура для выживания и определенный минимальный уровень кислорода, и эти два требования взаимосвязаны, — говорит ведущий автор Кертис Дойч из Вашингтонского университета.Таким образом, продолжающееся изменение климата создает следующую проблему для морских животных: чем теплее становится вода, тем меньше кислорода она может поглощать и хранить. В то же время в более теплой воде животным потребуется больше энергии и кислорода для поддержания скорости обмена веществ в состоянии покоя. Это означает, что чем теплее становится океан, тем меньше у его обитателей будет возможность повысить свой метаболизм, в два-пять раз превышающий скорость обмена веществ в состоянии покоя, что позволяет им двигаться, искать пищу и воспроизводить потомство. «Если уровень кислорода в данном районе океана падает ниже минимальных требований вида, это заставляет животных покидать их естественную среду обитания.
Это сочетается с эффектом более высоких температур. Поскольку животные уходят в более прохладные регионы, их среда обитания смещается в сторону «У атлантической трески и многих других видов рыб мы можем наблюдать сдвиг уже сейчас», — говорит Ханс-Отто Портнер.В своем исследовании авторы предоставляют прогнозы изменения местообитаний для всех широт. Как добавляет Ханс-Отто Портнер: «Кроме того, это явление еще более выражено в тех регионах, где наблюдается дополнительная потеря кислорода, например, из-за увеличения стратификации воды или из-за того, что люди выбрасывают больше питательных веществ в океан, способствуя росту похищения кислорода. микроорганизмы ".
Исследователи ожидают увидеть наиболее очевидные изменения в полярных морях. «Вода в Северном Ледовитом и Антарктическом океанах очень холодная, но при этом очень богата кислородом. Благодаря эволюции живущие там животные адаптировались к этим условиям, и у них будет мало шансов приспособиться к ним при сочетании потепления и низкого уровня кислорода. «Вместо этого виды, которые иммигрируют из районов с более высокой температурой воды и более низкой концентрацией кислорода, закрепятся и вытеснят местные полярные виды», — говорит Ханс-Отто Портнер.Например, в северной части Тихого океана исследователи уже наблюдают более резкое падение концентрации кислорода, чем ожидалось, только из-за потепления. В этом типе океанического региона географический ареал вида резко сокращается, что, конечно, также означает серьезные последствия для рыбной промышленности.
С точки зрения исследований, новая концепция метаболического индекса потенциально может способствовать улучшению прогнозов. «Теперь у нас есть универсальный подход, который позволяет нам более точно определять связанные с климатом изменения в географическом ареале и продуктивности данного вида», — объясняет Ханс-Отто Портнер. Теперь задача научного сообщества изучить метаболический индекс и его пределы для других видов; если они это сделают, Портнер уверен, что: «Постепенно мы придем к гораздо более полному изображению того, что мы изложили в нашем исследовании».