Раннее попадание в суровые условия – особенно теплые воды и ночные колебания низкого содержания кислорода – может снизить способность устриц наращивать мясистую ткань. Группа биологов Смитсоновского центра экологических исследований (SERC) сообщила об этом открытии в журнале Ecological Applications.
Восточные устрицы Чесапикского залива обитают в основном в мелководных притоках. Это суровые условия для моллюсков, которые не могут двигаться. В жаркие месяцы уровень кислорода может резко колебаться: от совершенно нормального днем до почти нулевого ночью. В целях экономии энергии некоторые устрицы стремятся вырастить большую раковину, а не ткани. Это может создать проблему для всех, кто работает в индустрии морепродуктов.
«Любители морепродуктов обожают устриц», – рассказывает Сара Донелан, научный сотрудник SERC и ведущий автор нового отчета. «Однако потребители и рестораны могут столкнуться с обманутыми ожиданиями, когда в большой раковине оказывается небольшая устрица».
Общий рост устриц больше всего пострадал из-за кислородного голодания. Однако именно подверженность таким условиям в раннем возрасте оставляет соответствующие следы. Ученые обнаружили резкое падение скорости роста тканей устриц по сравнению с раковинами. Устрицы вкладывали больше энергии в выращивание раковин и меньше в ткани при двойном воздействии: недостаточного кислорода и высоких температур как в раннем, так и в более позднем возрасте.
Отложенный эффект
Для этого исследования Донелан объединилась со старшими учеными SERC Мэттом Огберном и Дениз Брейтбург. Огберн изучает сохранение устриц и других промысловых видов в Чесапикском заливе. Брайтбург специализируется на том, как рыба и моллюски справляются со многими опасностями окружающей среды, которые могут присутствовать в Чесапикском регионе.
«Низкий уровень кислорода и потепление воды – настоящий двойной удар по морским организмам», – рассказывает Брейтбург. «Более теплая вода содержит меньше кислорода и вызывает более быстрое его снижение. В то же время хладнокровным животным, таким как устрицы и рыбы, требуется больше кислорода при более высоких температурах».
Донелан, биолог-эволюционист, хотел выяснить, может ли воздействие угроз в очень молодом возрасте оказывать влияние на формирование устриц в более позднем. Ночные колебания низкого уровня кислорода оказывают особое влияние на моллюсков.
«Если воздействие постоянное, организмы могут к нему приспособиться», – рассказывает Донелан. «Но для неподвижных устриц колебания могут быть особенно стрессовыми».
Донелан провела свой эксперимент в небольшой лаборатории, которую ученые SERC называют «Комната DOOM». Это тесная темная комната, заполненная аквариумами, где биологи имитируют условия мелководья Чесапика. Донелан взяла 3,6 тыс. молодых устриц возрастом около трех месяцев и поместила их в один из возможных четырех сценариев. Некоторые устрицы находились в более теплой воде, некоторые ночью оказывались под влиянием низкого количества кислорода, некоторые жили с соблюдением обоих условий, а оставшиеся стали контрольной группой, не подвергнувшейся ни одному и этих воздействий. Через 18 дней Донелан дала устрицам отдохнуть.
Поначалу они не выглядели намного хуже прежнего. Все устрицы были примерно одинакового размера независимо от того, были ли они в горячей воде, в воде с недостатком кислорода или в совершенно нормальной. Когда Донелан оценила размер раковины и ткани каждой устрицы, она также не обнаружила каких-либо существенных различий.
Но последствия стресса могли иметь отложенный эффект. После двухмесячного перерыва Донелан положила половину устриц обратно в экспериментальные резервуары. При повторном столкновении с тяжелыми условиями, устрицы, находившиеся в горячей воде и с недостатком кислорода, продемонстрировали признаки стресса.
Устрицы успели вырасти до солидных размеров. Но Донелан заметила кое-что странное: по сравнению с контрольной группой, устрицы, пострадавшие от обоих факторов стресса, вырастили раковины в два раза больше своих тканей. Их соотношение роста ткани к раковине было вдвое меньше, чем у устриц, избежавших двойного воздействия.
Это была неприятная находка, потому что как для устриц, так и для фермеров, выращивающих их, действительно важна ткань.
Обеспечение безопасного старта
Это вызвало вопрос у биологов: почему бы не сделать устриц более устойчивыми на раннем этапе воздействия? Донелан провела свою карьеру, наблюдая, как животные приспосабливаются, и она видела, что это работает в обоих направлениях. В этом случае она подозревает, что сочетание тепла и низкого содержания кислорода оставляет шрам, который долго заживает.
«Я думаю, что, вероятно, есть необратимые физиологические изменения», – отмечает Донелан.
Возможно, критический ген выключился или включился. Возможно, что-то в микробиоме устриц изменилось, что сделало их менее эффективными в переработке кислорода. Что бы ни происходило за кулисами, это подтолкнуло устриц выращивать свои раковины больших размеров, чем ткани, которые необходимы для выживания и порождения большего количества потомства.
К счастью, у производителей есть несколько вариантов защиты своего поголовья. Это может включать отслеживание уровня кислорода в воде, чтобы увидеть, какие области уязвимы для колебаний с низким содержанием кислорода. Это может означать подачу дополнительного кислорода в зоны с его недостатком. Для фермеров, использующих внутренние системы, более длительное содержание молодых устриц в резервуарах и вне открытой воды может обеспечить большую защиту.
«Конечно, перемещение устриц или изучение профиля растворенного кислорода на ферме требует больше времени, но оно того стоит», – отмечает Донелан.
По ее словам, главное – защитить устриц, пока они еще молоды. Устрицы, которые не подвергались воздействию комбинации теплой воды и низкого уровня кислорода в раннем возрасте, жили намного лучше, когда позже столкнулись с такими же условиями.
Между тем устрицы – не единственные существа, которые страдают от этого «эффекта переноса» стресса. Эти данные содержат убедительный посыл для защитников природы, которые могут оценить, как защита организма в молодом возрасте может помочь избежать дальнейших проблем.