Изменение метаболизма двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis Tokunaga, 1906 (Bivalvia: Arcidae) в условиях апвеллинга в Черном море (экспериментальные данные)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые проведены исследования энергетического метаболизма двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) в условиях эксперимента, моделирующего динамические изменения характеристик морской воды на этапах развития и окончания апвеллинга в Черном море. Показано, что при попадании в зону развития апвеллинга уровень энергетического метаболизма у A. kagoshimensis сокращался в среднем на 5% на каждый градус понижения температуры. В течение фазы релаксации апвеллинга (14→26°С) восстановление показателей интенсивности дыхания моллюска происходило медленнее ожидаемого, с температурным коэффициентом Q10 = 1.31. Закисление морской воды на 1 ед. (до рН 7.2) в сочетании со снижением температуры (26→20°С) усиливало негативный эффект на 25–45%. Установлено, что в условиях апвеллинга (холодового стресса и закисления) двустворчатый моллюск A. kagoshimensis сокращает энерготраты примерно на 60%. Последствия негативного влияния резкой смены температуры приводят к запаздыванию восстановления метаболизма до нормальных значений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Ю. Вялова

Институт биологии южных морей (ИнБЮМ) им. А.О. Ковалевского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vyalova07@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8304-0029
Россия, Севастополь, 299011

Список литературы

  1. Алимов А.Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. Л.: Наука, 1981. 248 с.
  2. Вялова О.Ю. Метаболический отклик культивируемых двустворчатых моллюсков на закисление Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023а. № 4. С. 73–86.
  3. Вялова О.Ю. Энергетический метаболизм Mytilus galloprovincialis в условиях низких рН морской воды // Водные биоресурсы и среда обитания. 2023б. Т. 6. № 3. С. 40–51.
  4. https://doi.org/10.47921/2619-1024_2023_6_3_40
  5. Жаворонкова А.М., Золотницкий А.П. Интенсивность дыхания анадары – Anadara inaequivalvis (Bruguière, 1789), акклиматизированной в Черном море // Тр. ЮгНИРО. 2017. Т. 54. С. 104–109.
  6. Жаворонкова А.М., Золотницкий А.П., Сытник Н.А. О влиянии массы тела и температуры воды на интенсивность дыхания анадары – Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) Азово-Черноморского бассейна // Ученые зап. КФУ. Биология. Химия. 2017. Т. 3. № 4. С. 70–81.
  7. Полонский А.Б., Гребнева Е.А. Пространственно-временная изменчивость водородного показателя вод Черного моря // Докл. Акад. наук. 2019. Т. 486. № 4. C. 494–499.
  8. https://doi.org/10.31857/S0869-56524864494-499
  9. Солдатов А.А., Ревков Н.К., Петросян В.Г. Anadara kagoshimensis – Анадара кагошименсис // Самые опасные инвазионные виды России (ТОП-100) / под ред. Ю.Ю. Дгебуадзе, В.Г. Петросян, Л.А. Хляп. М.: Т-во науч. изд. КМК. 2018. С. 260–266.
  10. Станичная Р.Р., Станичный С.В. Апвеллинги Черного моря // Совр. проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 195–207.
  11. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-4-195-207
  12. Толстошеев А.П., Мотыжев С.В., Лунев Е.Г. Результаты долговременного мониторинга вертикальной термической структуры шельфовых вод на Черноморском гидрофизическом полигоне РАН // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36. № 1. С. 75–87.
  13. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-1-75-87
  14. Хоружий Д.С., Коновалов С.К. Суточный ход и межсуточные изменения содержания углекислого газа и растворенного неорганического углерода в прибрежных водах Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 1. С. 28–43.
  15. Carneiro A.P., Soares C.H.L., Manso P.R.J. et al. Impact of marine heat waves and cold spell events on the bivalve Anomalocardia flexuosa: A seasonal comparison // Mar. Environ. Res. 2020. V. 156. Art. ID 104898.
  16. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2020.104898
  17. Clements J.C., Darrow E.S. Eating in an acidifying ocean: a quantitative review of elevated CO2 effects on the feeding rates of calcifying marine invertebrates // Hydrobiologia. 2018. V. 820. Р. 1–21.
  18. https://doi.org/10.1007/s10750-018-3665-1
  19. Czaja R., Pales-Espinosa E., Cerrato R.M. et al. Using meta-analysis to explore the roles of global upwelling exposure and experimental design in bivalve responses to low pH // Sci. Total Environ. 2023. V. 902. Art. ID 165900. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165900
  20. Dağteki̇n M., Dalgiç G., Erbay M. et al. Population abundance and growth parameters of an exotic bivalve species, Anadara kagoshimensis, in the Southwestern Black Sea // Turk. J. Zool. 2023. V. 47. № 1. Р. 20–32. https://doi.org/10.55730/1300-0179.3109
  21. Donelson J.M., Sunday J.M., Figueira W.F. et al. Understanding interactions between plasticity, adaptation and range shifts in response to marine environmental change // Philos. Trans. R. Soc. B. 2019. V. 374. Art. ID 20180186. https://doi.org/10.1098/rstb.2018.0186
  22. Doney S.C., Busch D.S., Cooley S.R. et al. The impacts of ocean acidification on marine ecosystems and reliant human communities // Annu. Rev. Environ. Resour. 2020. V. 45. Р. 83–112.
  23. https://doi.org/10.1146/annurev-environ-012320-083019
  24. Duarte C., Navarro J.M., Acuña K. et al. Combined effects of temperature and ocean acidification on the juvenile individuals of the mussel Mytilius chilensis // J. Sea Res. 2014. V. 85. P. 308–314.
  25. https://doi.org/10.1016/j.seares.2013.06.002
  26. Elge M. Acidification analysis of Black sea // Int. J. Environ. Geoinformatics. 2021. V. 8. № 4. P. 467–474. https://doi.org/10.30897/ijegeo.857893
  27. García-Huidobro M.R., Aldana M., Varela P. et al. The influence of upwelling on key bivalves from the Humboldt and Iberian current systems // Mar. Environ. Res. 2023. V. 189. Art. ID 106031.
  28. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2023.106031
  29. Gazeau F., Alliouane S., Bock C. et al. Impact of ocean acidification and warming on the Mediterranean mussel (Mytilus galloprovincialis) // Front. Mar. Sci. 2014. V. 1. Art. ID 62.
  30. https://doi.org/10.3389/fmars.2014.00062
  31. Gazeau F., Parker L.M., Comeau S. et al. Impacts of ocean acidification on marine shelled molluscs // Mar. Biol. 2013. V. 160. Р. 2207–2245.
  32. https://doi.org/10.1007/s00227-013-2219-3
  33. Goryachkin Yu.N. Upwelling nearby the Crimea Western Coast // Online Phys. Oceanogr. 2018. V. 25. № 5, P. 368–379.
  34. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2018-5-368-379
  35. Hu M., Lin D., Shang Y. et al. CO2-induced pH reduction increases physiological toxicity of nano-TiO2 in the mussel Mytilus coruscus // Sci. Rep. 2017. V. 7. Art. ID 40015. https://doi.org/10.1038/srep40015
  36. Kang H.Y., Seong J., Kim C. et al. Seasonal energetic physiology in the ark shell Anadara kagoshimensis in response to rising temperature // Front. Mar Sci. 2022. V. 9. Art. ID 981504.
  37. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.981504
  38. Kang H.Y., Seong J., Lee Y.-J. et al. Thermal effect on energetic physiology in the ark shell Scapharca subcrenata // Preprint of Research Square under Creative Commons Attribution 4.0 Int. License. Mountain View, Calif., 2020.
  39. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-45639/v1
  40. Kasapoğlu N. Body-shell dimension relations and growth parameters of the invasive ark clam (Anadara inaequavalvis) in Turkish coast of the Black Sea // Turk. J. Marit. Mar. Sci. 2018. V. 4. № 1. P. 46–51.
  41. Kelaher B.P., Mamo L.T., Provost E. et al. Influence of ocean warming and acidification on habitat-forming coralline algae and their associated molluscan assemblages // Global Ecol. Conserv. 2022. V. 35. Art. ID e02081. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2022.e02081
  42. Kroeker K.J., Kordas R.L., Crim R. et al. Impacts of ocean acidification on marine organisms: quantifying sensitivities and interaction with warming // Global. Change Biol. 2013. V. 19. № 6. P. 1884–1896.
  43. https://doi.org/10.1111/gcb.12179
  44. Lagos N.A., Benítez S., Duarte C. et al. Effects of temperature and ocean acidification on shell characteristics of Argopecten purpuratus: implications for scallop aquaculture in an upwelling-influenced area // Aquacult. Environ. Interact. 2016. V. 8. P. 357−370.
  45. https://doi.org/10.3354/aei00183
  46. Leung J.Y.S., Zhang S., Connell S.D. Ocean acidification really a threat to marine calcifiers? A systematic review and meta-analysis of 980+ studies spanning two decades // Small. 2022. V. 18. № 35. Art. ID 2107407. https://doi.org/10.1002/smll.202107407
  47. Masanja F., Xu Y., Yang K. et al. Surviving the cold: a review of the effects of cold spells on bivalves and mitigation measures // Front. Mar. Sci. 2023. V. 10. Art. ID 1158649.
  48. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1158649
  49. Mekkes L., Renema W., Bednaršek N. et al. Pteropods make thinner shells in the upwelling region of the California Current Ecosystem // Sci. Rep. 2021. V. 11. Art. ID 1731. https://doi.org/10.1038/s41598-021-81131-9
  50. Nie H., Li D., Li L. et al. Physiological and biochemical responses of Dosinia corrugata to different thermal and salinity stressors // J. Exp. Zool. Part A. 2018. V. 329. № 1. P. 15–22. https://doi.org/10.1002/jez.2152
  51. Novitskaya V.N., Soldatov A.A. Peculiarities of functional morphology of erythroid elements of hemolymph of the bivalve mollusk Anadara inaequivalvis, the Black sea // Hydrobiol. J. 2013. V. 49. № 6. P. 64–71.
  52. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v49.i6.60
  53. Podymov O.I., Ocherednik V.V., Silvestrova K.P. et al. Upwellings and downwellings caused by mesoscale water dynamics in the coastal zone of Northeastern Black Sea // J. Mar. Sci. Eng. 2023. V. 11. Art. ID 1628. P. 1–17. https://doi.org/10.3390/jmse11081628
  54. Ramajo L., Sola-Hidalgo C., Valladares M. et al. Size matters: Physiological sensitivity of the scallop Argopecten purpuratus to seasonal cooling and deoxygenation upwelling-driven events // Front. Mar. Sci. 2022. V. 9. Art. ID 992319.
  55. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.992319
  56. Ramajo L., Fernández C., Núñez Y. et al. Physiological responses of juvenile Chilean scallops (Argopecten purpuratus) to isolated and combined environmental drivers of coastal upwelling // ICES J. Mar. Sci. 2019. V. 76. № 6. P. 1836–1849.
  57. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsz080
  58. Schlegel R.W., Darmaraki S., Benthuysen J.A. et al. Marine cold-spells // Prog. Oceanogr. 2021. V. 198. Art. ID 102684. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2021.102684
  59. Thomsen J., Casties I., Pansch C. et al. Food availability outweighs ocean acidification effects in juvenile Mytilus edulis: laboratory and field experiments // Global Change Biol. 2013. V. 19. № 4. P. 1017–1027. https://doi.org/10.1111/gcb.12109
  60. Townhill B.L., Artioli Y., Pinnegar J.K. et al. Exposure of commercially exploited shellfish to changing pH levels: how to scale-up experimental evidence to regional impacts // ICES J. Mar. Sci. 2022. V. 79. № 9. P. 2362–2372. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsac177
  61. Verdelhos T., Marques J.C., Anastácio P. Behavioral and mortality responses of the bivalves Scrobicularia plana and Cerastoderma edule to temperature, as indicator of climate change’s potential impacts // Ecol. Indic. 2015. V. 58. P. 95–103.
  62. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.05.042
  63. Vialova O.Yu., Stolbov A.Ya. Respiration of invasive bivalve Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) at the 14-days starvation and different oxygen content in sea water // J. Shellfish Res. 2022. V. 41. № 3. Р. 349–353. https://doi.org/10.2983/035.041.0300
  64. Wang J., Dong B., Yu Z.-X., Yao C.-L. The impact of acute thermal stress on green mussel Perna viridis: оxidative damage and responses // Comp. Biochem. Physiol., Part A: Mol. Integr. Physiol. 2018. V. 222. P. 7–15.
  65. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2018.04.001
  66. Wanjeri V.W.O., Okuku E., Ngila J.C. et al. Effect of seawater acidification on physiological and energy metabolism responses of the common сockle (Anadara antiquata) of Gazi Bay, Kenya // Mar. Pollut. Bull. 2023. V. 195. Art. ID 115500.
  67. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115500
  68. Zhao X., Shi W., Han Y. et al. Ocean acidification adversely influences metabolism, extracellular pH and calcification of an economically important marine bivalve, Tegillarca granosa // Mar. Environ. Res. 2017. V. 125. P 82–89.
  69. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2017.01.007

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема проведения эксперимента с изменением температуры морской воды в соответствии с последовательными фазами апвеллинга.

Скачать (342KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема проведения эксперимента с изменением температуры и рН морской воды.

Скачать (225KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика потребления кислорода (ПК) двустворчатым моллюском Anadara kagoshimensis при изменении температуры морской воды.

Скачать (121KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024