Недавние глобальные потепления увеличили биоразнообразие моллюсков в Арктике
31.08.2023
Новая статья зоологов посвящена Onchidoris muricata — обитающему в северных морях виду голожаберных моллюсков, известному большой морфологической изменчивостью. Ученые реконструировали его недавнее прошлое и связи между популяциями O. muricata в разных морях на основании маркеров ДНК, сопоставили результат с изменениями климата за последние полмиллиона лет и пришли к довольно неожиданным выводам.
Новая статья в Systematics and Biodiversity посвящена Onchidoris muricata — в отличие от большинства голожаберников этот вид обитает не на юге, а в умеренных широтах, и при этом имеет обширный разорванный ареал (состоящий из отдельных изолированных областей).
Работа обещала быть стандартной: ученым предстояло оценить изменчивость морфологии моллюска и выяснить, не следует ли выделить его популяции из Тихого и Атлантического океанов в самостоятельные виды. Однако в итоге выводы вышли разнообразными, довольно неожиданными и породили смелые гипотезы общего характера.
Во-первых, разнообразие строения тела оказалось O. muricata даже больше, чем ожидали зоологи. Оно затрагивает и ротовой аппарат моллюсков (радулу), и их мантию, и половую систему — на основании этого вполне можно было выделить несколько разных видов. И тем не менее все эти животные представляют разные популяции единственного вида.
Но самое интересное в новой статье, это, конечно, генетические различия между живущими в разных морях моллюсками. При помощи маркеров ДНК ученые описали генетическую структуру популяций онхидорисов. Оказалось, что животные из Арктики и Атлантики заметно отличаются от тех, что принадлежат тихоокеанской популяции. Но самое удивительное — сильные отличия O. muricata из Белого моря от моллюсков из соседних Баренцева и Норвежского моря. Их геномы явно указывают, что в недавнем прошлом своеобразная беломорская популяция прошла через "бутылочное горлышко".
Чем можно объяснить такую сложную и неоднозначную картину филогеографии голожаберников? Оказывается, она хорошо соотносится с тем, что известно о хронологии глобальных оледенений и потеплений за последние полмиллиона лет.
Авторы показали, что исходно онхидорис обитал в Тихом океане и попал в Арктику и Атлантику через Берингов пролив. Скорее всего это случилось 400-500 тысяч лет назад, во время подъема уровня моря. При этом "отец-основатель" беломорской популяции жил во времена предпоследнего межледниковья (интергляциала) — потепления 115-130 тысяч лет назад, за которым наступил последний на сегодня ледниковый период. Вот только возраст современного бассейна Белого моря — 11 тысяч лет (сразу после ледникового периода), до этого оно было полностью покрыто ледником. Именно поэтому отличия беломорской популяции от баренцевоморской при их сходном возрасте кажутся странными.
Принято считать, что Белое море повторно заселяли именно животные из Баренцева моря, однако новая статья это опровергает. Биоразнообразие Баренцева моря после оледенения восстанавливалось со стороны Норвегии, а Белое море заселялось из какого-то другого места, возможно из Печорского моря или из Новой земли. Однако пережить ледник в суровых арктических условиях моллюскам явно было сложнее, чем на юге (у Скандинавии), это и привело к "бутылочному горлышку".
"Большинство голожаберных моллюсков, обитающих в субарктических и арктических водах, имеют аркто-бореальное распространение — то есть распространены и в северных, умеренных широтах, и заходят в арктические воды. Но, как мы смогли показать в новой работе при поддержке Российского научного фонда, суровые арктические условия не являются оптимальными для их существования. В предыдущие периоды глобальных потеплений, когда уровень моря мог быть выше современного на три-четыре и даже десять метров, такие моллюски расширяли свои ареалы и заселяли новые территории, то есть чувствовали себя весьма неплохо. Сейчас об этом свидетельствуют молекулярные данные для этих видов. Важно понимать, что это характерно не для одного-двух видов голожаберных, а для большей части разнообразия этой группы в наших арктических морях", — рассказала Naked Science о своей работе Ирина Екимова, кандидат биологических наук и старший научный сотрудник биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.
Тем временем голожаберники Норвежского и Баренцева моря имели простор для маневра: они продолжили двигаться на юг, а O. muricata из Тихого океана вообще не испытывали никаких проблем. Поэтому зоологи сделали смелое предположение: повторное заселение субарктических регионов (Белого и Баренцева морей) после оледенений происходило одновременно с разных сторон.
Разумеется, основным донором разнообразия для оттаявшей Скандинавии и наших северных морей были воды северной Атлантики, но некоторые беспозвоночные смогли сохраниться и в северных, арктических областях и поэтому реколонизация Арктики шла независимо из нескольких областей. Это идет вразрез с традиционными представлениями о том, что заселение оттаявшей Арктики обеспечили только "выходцы" из Европы.
В статье также показано, что образования большинства отдельных «веточек» на родословном древе онхидорисов пришлось на периоды потепления, когда температура воды и уровень воды в океане были такими же, как сейчас, или даже выше. Из этого авторы сделали довольно интригующие предположения.
"Конечно, быстрые изменения окружающей среды вряд ли пойдут на пользу даже видам с высокой устойчивостью, но принципиально важно понимать, что и потепление климата, и в целом катастрофические изменения условий среды происходили неоднократно, и приводили не только к вымиранию одних форм, но и к более широкому распространению и повышению разнообразия других", — подытожила Ирина Екимова.
Автор: Михаил Орлов
Источник: Naked Science
Новая статья в Systematics and Biodiversity посвящена Onchidoris muricata — в отличие от большинства голожаберников этот вид обитает не на юге, а в умеренных широтах, и при этом имеет обширный разорванный ареал (состоящий из отдельных изолированных областей).
Работа обещала быть стандартной: ученым предстояло оценить изменчивость морфологии моллюска и выяснить, не следует ли выделить его популяции из Тихого и Атлантического океанов в самостоятельные виды. Однако в итоге выводы вышли разнообразными, довольно неожиданными и породили смелые гипотезы общего характера.
Во-первых, разнообразие строения тела оказалось O. muricata даже больше, чем ожидали зоологи. Оно затрагивает и ротовой аппарат моллюсков (радулу), и их мантию, и половую систему — на основании этого вполне можно было выделить несколько разных видов. И тем не менее все эти животные представляют разные популяции единственного вида.
Но самое интересное в новой статье, это, конечно, генетические различия между живущими в разных морях моллюсками. При помощи маркеров ДНК ученые описали генетическую структуру популяций онхидорисов. Оказалось, что животные из Арктики и Атлантики заметно отличаются от тех, что принадлежат тихоокеанской популяции. Но самое удивительное — сильные отличия O. muricata из Белого моря от моллюсков из соседних Баренцева и Норвежского моря. Их геномы явно указывают, что в недавнем прошлом своеобразная беломорская популяция прошла через "бутылочное горлышко".
Чем можно объяснить такую сложную и неоднозначную картину филогеографии голожаберников? Оказывается, она хорошо соотносится с тем, что известно о хронологии глобальных оледенений и потеплений за последние полмиллиона лет.
Авторы показали, что исходно онхидорис обитал в Тихом океане и попал в Арктику и Атлантику через Берингов пролив. Скорее всего это случилось 400-500 тысяч лет назад, во время подъема уровня моря. При этом "отец-основатель" беломорской популяции жил во времена предпоследнего межледниковья (интергляциала) — потепления 115-130 тысяч лет назад, за которым наступил последний на сегодня ледниковый период. Вот только возраст современного бассейна Белого моря — 11 тысяч лет (сразу после ледникового периода), до этого оно было полностью покрыто ледником. Именно поэтому отличия беломорской популяции от баренцевоморской при их сходном возрасте кажутся странными.
Принято считать, что Белое море повторно заселяли именно животные из Баренцева моря, однако новая статья это опровергает. Биоразнообразие Баренцева моря после оледенения восстанавливалось со стороны Норвегии, а Белое море заселялось из какого-то другого места, возможно из Печорского моря или из Новой земли. Однако пережить ледник в суровых арктических условиях моллюскам явно было сложнее, чем на юге (у Скандинавии), это и привело к "бутылочному горлышку".
"Большинство голожаберных моллюсков, обитающих в субарктических и арктических водах, имеют аркто-бореальное распространение — то есть распространены и в северных, умеренных широтах, и заходят в арктические воды. Но, как мы смогли показать в новой работе при поддержке Российского научного фонда, суровые арктические условия не являются оптимальными для их существования. В предыдущие периоды глобальных потеплений, когда уровень моря мог быть выше современного на три-четыре и даже десять метров, такие моллюски расширяли свои ареалы и заселяли новые территории, то есть чувствовали себя весьма неплохо. Сейчас об этом свидетельствуют молекулярные данные для этих видов. Важно понимать, что это характерно не для одного-двух видов голожаберных, а для большей части разнообразия этой группы в наших арктических морях", — рассказала Naked Science о своей работе Ирина Екимова, кандидат биологических наук и старший научный сотрудник биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.
Тем временем голожаберники Норвежского и Баренцева моря имели простор для маневра: они продолжили двигаться на юг, а O. muricata из Тихого океана вообще не испытывали никаких проблем. Поэтому зоологи сделали смелое предположение: повторное заселение субарктических регионов (Белого и Баренцева морей) после оледенений происходило одновременно с разных сторон.
Разумеется, основным донором разнообразия для оттаявшей Скандинавии и наших северных морей были воды северной Атлантики, но некоторые беспозвоночные смогли сохраниться и в северных, арктических областях и поэтому реколонизация Арктики шла независимо из нескольких областей. Это идет вразрез с традиционными представлениями о том, что заселение оттаявшей Арктики обеспечили только "выходцы" из Европы.
В статье также показано, что образования большинства отдельных «веточек» на родословном древе онхидорисов пришлось на периоды потепления, когда температура воды и уровень воды в океане были такими же, как сейчас, или даже выше. Из этого авторы сделали довольно интригующие предположения.
"Конечно, быстрые изменения окружающей среды вряд ли пойдут на пользу даже видам с высокой устойчивостью, но принципиально важно понимать, что и потепление климата, и в целом катастрофические изменения условий среды происходили неоднократно, и приводили не только к вымиранию одних форм, но и к более широкому распространению и повышению разнообразия других", — подытожила Ирина Екимова.
Автор: Михаил Орлов
Источник: Naked Science