Согласно исследованию Дартмутского колледжа и Шведского университета сельскохозяйственных наук, воздействие изменения климата на пресноводные системы может снизить питание и повысить токсичность в основе пищевой сети.
Исследование, опубликованное в Scientific Reports , было сосредоточено на эффектах повышения температуры воды и потемнения — обесцвечивания воды, вызванного повышенным содержанием растворенных органических веществ — с использованием контролируемой внешней среды, известной как мезокосмы.
«Сценарии изменения климата предсказывают увеличение температуры и поступления органических веществ с суши в воду», — сказал Пианпиан Ву , научный сотрудник Дартмутского университета и ведущий автор исследования. «Впервые мы использовали манипулируемые системы мезокосма, чтобы проверить эффекты потепления и потемнения».
В соответствии с ожидаемым климатическим сценарием большего потепления, изменения характера осадков и более высоких уровней растворенного органического вещества в исследовании изучалась судьба питательных полиненасыщенных жирных кислот и токсичной метилртути в пищевой цепи.
Исследование показало, что сочетание более теплой, более коричневой воды привело к более высокому переносу метилртути из воды в фитопланктон в основе пищевой сети. Также наблюдались более низкие концентрации незаменимых полиненасыщенных жирных кислот в фитопланктоне.
Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты, такие как омега-3 и омега-6, поддерживают рост и выживание животных и растений, обеспечивая энергию и регулируя иммунную систему. Метилртуть — это форма ртути, которая легко усваивается живыми организмами и действует как мощный нейротоксин.
«Уменьшение количества полиненасыщенных кислот в конце эксперимента с мезокосмом с эффектами потепления и потемнения вызывает беспокойство», — сказал Ву, который начал исследование в качестве кандидата наук в Шведском университете сельскохозяйственных наук.
Фитопланктон — главный поставщик полиненасыщенных жирных кислот в водных экосистемах. Согласно исследованию, менее питательный фитопланктон, возникающий в результате потемнения и более теплой воды, приводит к тому, что организмы более высокого уровня, такие как зоопланктон, рыба, другие дикие животные и люди, подвергаются большему воздействию метилртути, поскольку они потребляют больше для достижения квоты жирных кислот.
«Это исследование показывает, что качество пищевых продуктов, составляющих основу водных пищевых сетей, ухудшается с изменением климата», — сказал Кевин Бишоп , профессор Шведского университета сельскохозяйственных наук и старший научный сотрудник исследования. «Исследование важно, потому что оно помещает исследования пищевых сетей в контекст активных процессов глобальных изменений».
Хотя предыдущие исследования потемнения и потепления проводились в естественной среде, это единственное исследование, которое полностью полагается на контролируемую среду мезокосма.
Исследователи использовали 24 теплоизолированных пластиковых цилиндра, чтобы протестировать эффекты различных уровней потепления и потемнения в четырех различных сценариях, включая эталонный сценарий без какого-либо воздействия погодных условий. Мезокосмы контролировались в субальпийских условиях, которые очень подвержены влиянию изменения климата и относительно бедны растворенным органическим веществом.
«Использование мезокосмов для исследования вопросов, связанных с воздействием изменения климата на экосистемы, особенно важно», — сказала Селия Чен , профессор-исследователь из Дартмута и соавтор исследования. «Воздействие таких факторов, как температура и потемнение, можно тестировать по отдельности или в комбинации, контролируя другие условия окружающей среды. Мезокосмы также устраняют необходимость путешествовать на большие расстояния для полевых исследований».
Исследование проводилось в исследовательском центре WasserCluster Lunz за пределами Вены с использованием озерной воды из Лунцер-Зе в Нижней Австрии.
По словам исследовательской группы, результаты указывают на важность учета уровней потребления в дополнение к уровням концентрации при рассмотрении качества пищевой сети в пресноводных системах.
Мартин Кайнц и Катарина Винтер с биологической станции Вассер-Кластер-Лунц; Фернандо Вальдес, Упсальский университет; Сивен Чжэн и Руи Ван, Университет Тунцзи; и Брайан Бранфрайн из Западного университета выступили в качестве соавторов исследования.
