Российские ученые выяснили, что в условиях нехватки кислорода и нулевого магнитного поля самки рачков дафний становятся меньше и позже приносят потомство. Это первое исследование совместного влияния ослабленного магнитного поля и недостатка кислорода на пресноводных рачков. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования негативных эффектов глобальных геофизических и климатических процессов. О работе рассказала пресс-служба Российского научного фонда.
В течение последних десятилетий наблюдается снижение общего уровня растворенного кислорода в водоемах. Это происходит, во-первых, из-за деятельности человека, которая приводит к перегрузке водоемов биогенными веществами. В результате разрастаются микроскопические водоросли — фитопланктон, и мы можем наблюдать цветение воды. Растворенный в воде кислород расходуется на разложение огромной биомассы погибших водорослей. Вторая причина снижения уровня кислорода — глобальные изменения климата: повышение температуры воды ухудшает растворимость этого жизненно важного газа. Большинство ученых склоняются к тому, что в ближайшем будущем температура воды продолжит повышаться из-за глобального потепления.
Однако глобальное потепление — не единственный возможный вызов человечеству. Не исключено, что климатические изменения могут совпасть с инверсией магнитных полюсов Земли: северный и южный магнитные полюса меняются местами, и стрелка компаса начнет указывать в противоположном направлении. Предполагается, что в последний раз смена магнитных полюсов произошла около 780 тысяч лет назад. Предсказать точное время следующей инверсии невозможно, тем не менее во время таких «разворотов» происходило снижение напряженности магнитного поля Земли практически до нулевых значений, что осталось запечатленным в образцах застывшей в те времена лавы. За последнее столетие напряженность магнитного поля Земли снизилась более чем на 10 %, а скорость движения северного магнитного полюса по направлению к Сибири увеличилась. В совокупности это позволяет предположить, что в ближайшем будущем может произойти новая инверсия.
Ученые из Института биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН (пос. Борок, Ярославская область) выяснили, как комбинация двух факторов — снижение уровня кислорода в воде и нулевое магнитное поле — может повлиять на обитателей водоемов. В качестве модельного организма ученые использовали пресноводных рачков Daphnia magna. Группы рачков держали в воде с содержанием растворенного кислорода, равным 2 мг/л, 5 мг/л и 8 мг/л (последнее значение соответствует уровню кислорода в водоемах Ярославской области). При этом сила магнитного поля составляла 51,7 ± 0,2 мкТл (магнитное поле Земли) либо 0 ± 0,2 мкТл (гипомагнитное поле — симуляция понижения индукции геомагнитного поля во время инверсии магнитных полюсов Земли).
Ученые выяснили, что пониженный уровень кислорода и ослабленное магнитное поле по отдельности приводили к уменьшению размеров самок и снижению численности производимого ими потомства. Кроме того, первое потомство у самок в гипомагнитном поле появлялось на несколько часов позже, чем при нормальных условиях. Магнитное окружение влияло и на размер новорожденных рачков: гипомагнитное поле приводило к появлению на свет более крупных дафний. Содержание же кислорода не влияло на этот показатель. Но наиболее выраженные негативные эффекты (наименьшие размеры родительских особей, наименьшее количество произведенного потомства и максимальный период между выводками) были зарегистрированы в результате комбинированного воздействия на дафний гипомагнитного поля и низкого уровня кислорода, равного 2 мг/л.
«Мы пришли к выводу, что снижение индукции геомагнитного поля может стать существенным фактором, усугубляющим эффекты гипоксии. То есть негативное воздействие, которому могут подвергнуться обитатели водоемов при вероятном совпадении процессов глобального потепления и инверсии магнитных полюсов, может быть более существенным в сравнении с теми сценариями, где эти процессы не совпадают по времени, — комментирует руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Вячеслав Крылов, доктор биологических наук, главный научный сотрудник ИБВВ РАН. — Полученные нами экспериментальные данные могут быть использованы для прогнозирования негативных эффектов глобальных геофизических и климатических процессов».
В дальнейшем исследователи планируют изучить комбинированное влияние комплекса факторов, связанных с глобальным потеплением (гипоксия, увеличение температуры и солености), и ослабленного магнитного поля на гидробионтов, а также оценить адаптивный потенциал водных организмов в ответ на длительное пребывание в этих условиях.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ) и грантом в форме субсидии из бюджета Ярославской области, опубликованы в журнале Water.
