Hver vår går unge reker i Middelhavet fra mann til kvinne - et viktig stadium i deres reproduktive utvikling. Denne endringen skjer på grunn av en overflod av en viss type mikroalger som den tidvis neongrønnfargete rekene er avhengige av for artenes overlevelse. Etter hvert som forsuring av havet intensiveres, kan det imidlertid endre den kjemiske sammensetningen av mikroalgene, og potensielt avskaffe rekens reproduktive fremgang og true deres eksistens, melder forskere denne uken i PLOS ONE .
Reke, Hippolyte inermis Leach, spiser på en spesifikk type mikroalger kalt Cocconeis scutellum parva, som blomstrer i havgrasengene i Middelhavet, inkludert forsurte ventiler i Napoli-bukten. Å spise mikroalgene regulerer rekens reproduksjonssyklus.
Forskere har vært fascinert av den seksuelle utviklingen av disse rare små rekene i årevis. Selv om Hippolyte inermis regnes som en hermafroditt som mange andre krepsdyr, er det uvanlig ved at det raskt går over fra mann til hunn uten noen gang å gå gjennom et mellomtrinn med attributter fra begge. Dette sex-reverseringssystemet har to distinkte reproduksjonssesonger. I løpet av høsten når Cocconeis mikroalger er knapp, blir flertallet av nyfødte reker født hann. Etter våren eldes deres mannlige gonader og slipper av i en enkelt molt og en eggstokk utvikler seg.
Men yngre reker som er født om våren når mikroalger er rikelig, kan utvikle seg umiddelbart til kvinner ved å gå gjennom en enda raskere sex-reversering. Tidligere studier viste at Cocconeis er ansvarlig for denne raske endringen. Ved å frigjøre en fremdeles ukjent forbindelse når den spises, dreper Cocconeis cellene i rekens mannlige kjønnskjertel, og får den til å overgå for tidlig. Denne vårbryteren hjelper til med å gjenopprette balansen etter at befolkningen har truffet om vinteren når rovdyr, som svart skorpionfisk, sluker rekene.
Hovedforfatter av studien Mirko Mutalipassi, en marin bioteknolog ved Stazione Zoologica Anton Dohrn i Napoli, understreker at rekens avhengighet av mikroalgene er så sterk at befolkningsveksten synkroniseres med mikroalger.
"Det er veldig viktig for disse rekene, " sier Mutalipassi. "Dette er den stabiliserende faktoren for deres naturlige befolkning, fordi det gir rekene muligheten til å produsere mye egg og unngå å bli utslettet på grunn av predasjon."
Tilstedeværelsen av et så sterkt forhold mellom plante og dyr under sure forhold inspirerte Mutalipassi til å bruke det som et verktøy for å studere hvordan økt forsuring av havet vil påvirke dette økosystemet. "Jeg er virkelig fascinert av samevolusjon, både fra et fysiologisk synspunkt og fra et molekylært synspunkt, " sier han. “Det er en veldig interessant måte å se på hvordan to organismer interagerer med hverandre. Det er også en god modell å studere effekten av globale endringer på mikroalger og virvelløse dyr. ”
Mutalipassi og hans medforfattere Valerio Zupo og Valerio Mazzella, begge forskere ved Stazione Zoologica, brukte rekebestanden som en sonde for å se hva som skjer med den kjemiske sammensetningen av mikroalgene etter hvert som havet blir surere. Forskerteamet vokste Cocconeis på to forskjellige surhetsnivåer: ett ved dagens forhold, og ett basert på den forventede økningen i havets surhet i løpet av det neste århundre når karbondioksidnivået øker. Etterpå matet de nyfødde reker av en av de to gruppene av mikroalger og observerte om de hadde forskjellige antall kvinner, noe som skulle indikere en endring i mikroalgenes forbindelse som driver rekens utvikling.
Lagets resultater var overraskende. I motsetning til noen andre mikroalger som ikke har klart å trives under høye CO 2 -nivåer, blomstret Cocconeis og vokste fire ganger flere celler under forsurede forhold. Denne økningen i vekst innebærer at mikroalgene kan ha et konkurransefortrinn i fremtidens forsurede hav.
I kontrast, rekene som ble fôret mikroalger dyrket i høyere nivåer av forsuring av vann, endte opp med omtrent halvparten så mange hunner som rekene som ble fôret med de normale mikroalgene. En så drastisk forskjell antyder at den kjemiske forbindelsen som ødelegger rekens mannlige kjønnskjertler kan endres av de forsurede forholdene, noe som gir færre kvinner. Cocconeis trives med andre ord, men rekene lider.
"Dette arbeidet er et pent eksempel på at forskere skyver utover noen av de grunnleggende spørsmålene om overlevelse og vekst av en enkelt organisme for også å undersøke forholdene mellom arter, " sier marinbiolog Kaitlyn Lowder ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego i en e-post. "For bedre å forstå hvordan de marine økosystemene våre vil se ut i fremtiden, er det utrolig viktig å se på samspillet mellom trofiske nivåer, som kan være vanskelig å gjøre i et laboratorium."
Tilsynelatende subtile endringer som dette som kan utløse dominoeffekter i et økosystem er symbolsk for virkningen av klimaendringer. Når forsuring av havet fortsetter å forstyrre havvannsforholdene, rusler forskerne for å lære hvordan slike endringer kan påvirke selv de minste livsformene på planeten vår.
Lowder, som ikke var involvert i denne studien, hevder at å studere endringer i atferden til organismer er avgjørende for å få bevissthet rundt det endrede miljøet. "Det er bare ved å forfølge disse spørsmålene om seksuell overgang av reker ... at vi forskere kan få et bedre inntrykk av hvordan havene våre kan se ut i fremtiden, " sier hun. "Og viktigere, [vi kan] ha flere historier om potensielle effekter av forsuring av havet for å øke publikums bekymring for denne pågående endringen til havene våre."
Mutalipassi har lignende synspunkter, og hevder at den kjemiske forbindelsen virkelig er en "infokjemisk" for miljøet - en undervannsversjon av en kanari i en kullgruve.
"Vi vet nå at forsuring av havet kan forstyrre et delikat økologisk forhold som utviklet seg over en million år, " sier Mutalipassi. "Dette betyr at vi har idiosynkratiske konsekvenser av endringene vi gjør i vår verden."
Han påpeker også at forholdet mellom mikroalger og reker bare er ett av mange som kan bli påvirket. "Effekten av forsuring av havet er større enn det vi ser i studien, " sier han. "Vi ser bare på et lite stykke av puslespillet."
