Wodny przegląd publikacji (26)

Współczesne badania ekologiczne ujawniają coraz więcej zależności między zmianą klimatu a stanem ekosystemów zarówno słodkowodnych, jak i morskich, co ma istotne znaczenie dla przyszłości środowiska naturalnego. Długoterminowy program badań North Temperate Lakes (NTL-LTER) dostarcza istotnych wniosków na temat inwazyjnych gatunków wodnych. Niektóre z nich początkowo mogą występować w małych populacjach, ale pod wpływem zmian środowiskowych szybko się rozprzestrzeniają, zakłócając równowagę ekosystemów. Z kolei badania nad mikrobiomem mózgu ryb łososiowatych ujawniają nowe zależności między mikroorganizmami a układem nerwowym nosiciela, co może wpływać na jego zdrowie.

Działalność człowieka również znajduje odzwierciedlenie w ekosystemach wodnych, czego przykładem są geograficzne różnice w stężeniu rtęci w ciałach ryb. W Chinach ryby niższych poziomów troficznych, takie jak karpie, akumulują mniej rtęci niż popularne w Stanach Zjednoczonych drapieżniki. Odpadki z tworzyw sztucznych, zwłaszcza w postaci porzuconego sprzętu rybackiego, nadal stanowią zagrożenie dla ekosystemów morskich. Trwałe zanieczyszczenia organiczne (POP), mimo wprowadzonych regulacji, wciąż gromadzą się w oceanach, szczególnie w Arktyce, co prowadzi do długofalowych skutków ekologicznych, w tym również zmiany klimatu. Zmienność klimatyczna wpływa na fitoplankton, podstawowy element morskich sieci pokarmowych. Badania przeprowadzone w Morzu Sargassowym wskazują, że zmiany temperatury i dostępności składników odżywczych wpływają na jego pionową strukturę, co ma kluczowe znaczenie dla morskich cykli ekologicznych.

1. Dziewięć lekcji na temat inwazyjnych gatunków wodnych z długoterminowego programu badań ekologicznych (NTL-LTER) w North Temperate Lakes

M Jake Vander Zanden, Adrianna Gorsky, Gretchen J A Hansen, Pieter T J Johnson, Alexander W Latzka, Alison Mikulyuk, Robin R Rohwer, Michael J Spear, Jake R Walsh, Nine Lessons about Aquatic Invasive Species from the North Temperate Lakes Long-Term Ecological Research (NTL-LTER) Program, BioScience, Volume 74, Issue 8, August 2024, Pages 509–523.

Ekosystemy słodkowodne mogą być wykorzystywane jako modelowe systemy badawcze do analizy inwazji biologicznych. W oparciu o dane z programu North Temperate Lakes Long-Term Ecological Research (NTL-LTER) autorzy artykułu zidentyfikowali dziewięć kluczowych lekcji dotyczących inwazyjnych gatunków wodnych. Zebrane dane pokazują, że:

• Gatunki inwazyjne są bardziej rozpowszechnione niż wynika z istniejącej dokumentacji.
• Gatunki inwazyjne zwykle występują w niskiej liczebności, lecz mogą gwałtownie się mnożyć pod wpływem zmian środowiskowych.
• Gatunki inwazyjne mogą wywoływać poważne i długofalowe skutki ekologiczne.
• Inwazyjne gatunki oddziałują na społeczności mikrobiologiczne w ekosystemach wodnych.
• Zbiorniki wodne stanowią swoiste hot spoty dla rozwoju gatunków inwazyjnych.
• Podatność ekosystemu na inwazję może być oceniana na podstawie określonych czynników.
• Usuwanie gatunków inwazyjnych może przynieść długoterminowe korzyści.
• Kontrola gatunków inwazyjnych może mieć większe znaczenie niż skutki ich obecności.

Skuteczne zarządzanie inwazyjnymi gatunkami wodnymi, w tym ich usuwanie, może przynieść długoterminowe korzyści, choć takie działania są zazwyczaj kosztowne i trudne do realizacji. Niemniej jednak dobrze zaplanowane interwencje mogą trwale poprawić stan ekosystemów. Wyniki badania potwierdziły, że kluczowe dla minimalizacji negatywnego oddziaływania gatunków inwazyjnych jest szybkie rozpoznanie i kontrola.

2. A brain microbiome in salmonids at homeostasis

Amir Mani et al., A brain microbiome in salmonids at homeostasis.Sci. Adv.10, eado0277(2024).

Zmiennocieplne ryby kostnoszkieletowe, takie jak łososiowate, wchodzą w wyjątkowe relacje z mikroorganizmami. Do tej pory bakterie wykrywano we krwi i narządach wewnętrznych zdrowych ryb, a teraz, po raz pierwszy, wskazano je również w rybim mózgu. Ich ilość jest porównywalna z ilością wykrytą w śledzionie, choć tysiąc razy mniejsza niż w jelitach. Co ciekawe, mikrobiom mózgu dzieli ponad 50 proc. różnorodności z bakteriami jelit i krwi. Badania wykazały, że bakterie mózgowe mogą posiadać zdolności adaptacyjne do specyficznych nisz, umożliwiających im m.in. wspierającą zdrowie ryb biosyntezę poliamin.

W przypadku łososia królewskiego (czawyczy) stwierdzono, że mikrobiom mózgu zmienia się w zależności od etapu rozwoju – od młodości do dojrzałości reprodukcyjnej. Wyniki te dają nowe możliwości prowadzenia badań nad symbiozą mikroorganizmów i układem nerwowym ryb, sugerując, że bakterie mogą odgrywać ważną rolę w ich zdolności do reagowania na mikroorganizmy środowiskowe.

Badanie to pozwala spojrzeć z nowej perspektywy na temat współzależności mikrobiomu i funkcjonowania układu nerwowego u zwierząt zmiennocieplnych, co może mieć znaczące implikacje dla dalszych badań nad ekologią i zdrowiem tych organizmów.

3. Human activities shape important geographic differences in fish mercury concentration levels

Xiang, Y., Liu, G., Yin, Y. et al. Human activities shape important geographic differences in fish mercury concentration levels. Nat Food (2024).

Badanie, którego wyniki opublikowano w Nature Food, polegało na analizie wpływu działalności człowieka na geograficzne zróżnicowanie stężenia rtęci (Hg) i metylortęci (MeHg) w rybach, ze szczególnym uwzględnieniem Chin i Stanów Zjednoczonych. Wnioski okazały się zaskakujące. Mimo większych emisji poziom rtęci w ciałach ryb z Chin jest niższy niż w przypadku osobników z USA.

Kluczowym czynnikiem jest różnica w strukturach łańcuchów pokarmowych: w Chinach dominują ryby niższych poziomów troficznych (np. karpie), które akumulują mniej rtęci, podczas gdy w USA częściej występują ryby drapieżne (np. tuńczyki), charakteryzujące się wyższymi stężeniami tego pierwiastka. Autorzy podkreślają znaczenie lokalnych warunków środowiskowych i źródeł emisji rtęci w różnych regionach. Wyniki mogą mieć istotne implikacje dla polityki zdrowia publicznego, szczególnie w kontekście bezpieczeństwa żywności i ryzyka zatrucia rtęcią.

4. Four decades of Hawaiian monk seal entanglement data reveal the benefits of plastic debris removal

Jason D. Baker et al., Four decades of Hawaiian monk seal entanglement data reveal the benefits of plastic debris removal. Science385,1491-1495(2024).

Tworzywa sztuczne, które wyprodukowano przez ostatnie 65 lat, przyczyniają się do poważnych problemów zdrowotnych i środowiskowych. Jednym z istotnych źródeł tego typu odpadów jest zgubiony lub porzucony sprzęt połowowy. Nawet wtedy pozostaje on aktywny, co prowadzi do częstych przypadków zaplątywania się w niego zwierząt morskich, w tym zagrożonej mniszki hawajskiej (drapieżny ssak z rodziny fokowatych). W wyniku badań przeprowadzonych przez Bakera i współautorów porównano dane dotyczące zaplątań mniszek hawajskich sprzed i po rozpoczęciu intensywnych działań oczyszczających północno-zachodnie rejony Hawajów.

Badanie dowiodło, że wskaźniki zaplątań znacząco zmniejszyły się w miejscach, gdzie podjęto działania prowadzące do usunięcia porzuconego sprzętu. Ciągłe i intensywne wyławianie odpadów rybackich przynosi długoterminowe korzyści dla ekosystemów morskich, a także wykazuje znaczący potencjał transformacyjny w kontekście ochrony przyrody. Oczyszczanie tych obszarów z plastikowych odpadów okazuje się efektywnym środkiem naprawczym dla środowisk morskich, co potwierdza zasadność ponoszonych kosztów i podejmowanego wysiłku.

5. Exploring global oceanic persistence and ecological effects of legacy persistent organic pollutants across five decades

Xue Zhang et al. Exploring global oceanic persistence and ecological effects of legacy persistent organic pollutants across five decades.Sci. Adv.10, eado5534(2024).

Trwałe zanieczyszczenia organiczne (POP) są szeroko badane ze względu na ich szkodliwy wpływ na zdrowie ludzi i ekosystemy. Autorzy opracowania przeanalizowali ponad 10 tys. pomiarów POP z lat 1980–2023, aby ocenić skutki regulacji środowiskowych i ich wpływ na oceany. Chociaż globalne stężenia POP maleją, regiony Arktyki, w tym jej morza szelfowe, są miejscem ich kumulacji, co sugeruje transport zanieczyszczeń z umiarkowanych szerokości geograficznych.

Zwiększona akumulacja POP w Arktyce może mieć długotrwałe skutki ekologiczne, dlatego ważne jest zrozumienie ich cykli biogeochemicznych, poznanie czasów degradacji i mechanizmów transportu. Badania pokazują, że oceany mogą przekształcać się z pochłaniaczy w źródła zanieczyszczeń atmosferycznych, a także wpływać na ekosystemy morskie poprzez biokumulację i biomagnifikację w łańcuchu pokarmowym. Badacze podkreślili, że monitorowanie POP w oceanach, zwłaszcza w Arktyce, jest kluczowe dla lepszego zrozumienia globalnych trendów oraz opracowania skutecznych strategii ochrony środowiska morskiego.

6. Climate variability shifts the vertical structure of phytoplankton in the Sargasso Sea

Viljoen J.J., Sun X. & Brewin R.J.W. Climate variability shifts the vertical structure of phytoplankton in the Sargasso Sea. Nat. Clim. Chang. (2024).

Badanie, którego wyniki opublikowano w Nature Climate Change, koncentruje się na wpływie zmienności klimatycznej na pionową strukturę fitoplanktonu w Morzu Sargassowym, opierając się na 33-letnich obserwacjach. Fitoplankton, który stanowi podstawę morskiej sieci pokarmowej, składa się z mikroskopijnych organizmów autotroficznych, przez co odgrywa kluczową rolę w pochłanianiu dwutlenku węgla i produkcji tlenu. Badania fitoplanktonu tradycyjnie opierają się na danych satelitarnych, które dostarczają informacji o chlorofilu na powierzchni oceanu. Jednak informacje te ograniczają się głównie do powierzchniowych warstw zbiornika, więc trudno obserwować to zjawisko na większych głębokościach.

W ciągu tych 33 lat badań zaobserwowano zmiany w strukturze pionowej fitoplanktonu. Na powierzchni Morza Sargassowego, w wyniku ocieplenia wód, zaobserwowano spadek stosunku węgla do chlorofilu, co oznacza, że fitoplankton produkuje mniej biomasy w stosunku do zawartości chlorofilu. Jest to reakcja na zmieniające się warunki środowiskowe, takie jak wzrost temperatury i mniejsza dostępność składników odżywczych.

Jednakże w głębszych warstwach fitoplankton zwiększał swoją biomasę, co może być odpowiedzią na zmiany w mieszaniu się wód oceanicznych oraz wzrost temperatury w głębinach i inne cykle odżywcze. Zwiększona biomasa w głębszych warstwach może także oznaczać, że fitoplankton ma tam dostęp do większej ilości składników odżywczych, co kompensuje trudniejsze warunki na powierzchni.