Jūrų rūšių pažeidžiamumas vandenynų rūgštėjimui (OA) ir vandenynų atšilimui (OW): išsami apžvalga

Įvadas
Vandenynų rūgštėjimas (OA) ir vandenynų atšilimas (OW) yra du tarpusavyje susiję stresoriai, keičiantys jūrų ekosistemas. OA sumažina karbonato jonų, būtinų kalcifikuojantiems organizmams kriauklių ir skeletų formavimuisi, prieinamumą, o OW keičia medžiagų apykaitos greitį, pasiskirstymą, fenologiją ir jūrų bendrijų struktūrą. Kartu šie stresoriai gali sustiprinti vienas kito poveikį, keldami grėsmę biologinei įvairovei, ekosistemų paslaugoms ir pragyvenimo šaltiniams, susijusiems su sveikais vandenynais. Šiame straipsnyje apžvelgiama plati jūrų taksonų įvairovė, siekiant nustatyti, kurios rūšys ir grupės yra labiausiai pažeidžiamos OA ir OW, pažeidžiamumą lemiančius mechanizmus ir neaiškumus, kurie formuoja mūsų supratimą. Apibendrindama dabartinius mokslinius duomenis, diskusijoje pabrėžiami tiek nusistovėję modeliai, tiek sritys, kuriose reikia daugiau tyrimų, kad būtų galima pagrįsti gamtos apsaugą ir politiką.

Turinys

• Kalcifikatorių pažeidžiamumas
• Nuo žuvininkystės priklausomų rūšių jautrumas
• Pažeidžiamumas koralinių rifų bendruomenėse
• Planktoniniai organizmai ir pirminė gamyba
• Mobilios pelaginės rūšys ir migracija
• Bentosas ir nuosėdose gyvenanti fauna
• Ekosistemų inžinieriai ir buveinių formuotojai
• Dvigubo streso veikiami moliuskai
• Dygiaodžiai parūgštintuose vandenyse
• Vėžiagyviai ir kriauklių vartotojai
• Elgesio ir fiziologinis jautrumas
• Regioniniai karštieji taškai ir klimato gradientai
• Socioekonominės pasekmės ir adaptyvūs atsakai
• Žinių spragos ir tyrimų poreikiai

Kalcifikatorių pažeidžiamumas
Kalcėjantys organizmai, tokie kaip koralai, moliuskai (austrės, moliuskai, midijos) ir kai kurie dygiaodžiai, yra vieni iš labiausiai pažeidžiamų osteoartrito (OA) dėl tiesioginio cheminio poveikio kalcio karbonato susidarymui. Aragonito ir kalcito prisotinimo būsena mažėja, kai CO2 ištirpsta jūros vandenyje, todėl kiautų ir skeletų gamyba kai kuriomis sąlygomis tampa energetiškai brangesnė arba net neįmanoma. OA taip pat gali ardyti esamus kiautus dėl padidėjusio tirpimo, sumažinti augimo greitį ir pakenkti skeleto stiprumui. Daugelyje regionų jaunų žuvų stadijos yra ypač jautrios, galinčios pakeisti populiacijos gausėjimo modelius ir ilgalaikį gyvybingumą. Be tiesioginių kalcifikacijos problemų, OA gali sąveikauti su terminiu stresu, padidindama mirtingumą, jautrumą ligoms ir reprodukcinį nepakankamumą. Vandenyno atšilimas padidina šią riziką, pakeisdamas lervų išsisklaidymą, įsikūrimo ženklus ir buveinių tinkamumą, o tai gali paspartinti neatitikimą tarp gyvenimo stadijų ir turimų buveinių.

Nuo žuvininkystės priklausomų rūšių jautrumas
Platus žvejybos tikslinių rūšių spektras, įskaitant moliuskus, žuvis su kalcifikuotomis struktūromis ir vėžiagyvius, susiduria su padidėjusia rizika esant pernelyg dideliam žuvų išeikvojimui (OA) ir žaliajai žemei (OW). Dvigeldžių ir pilvakojų atveju sumažėjęs kiauto vientisumas gali sumažinti išgyvenamumą plėšrūnų ir aplinkos svyravimų metu, o tai turi įtakos laimikio derliui. Pelaginių ir dugninių žuvų augimo tempai, medžiagų apykaita ir neršto laikas gali nesutapti su grobio prieinamumu. Kai kurių rūšių neršto temperatūros kilimas skatina paplitimo arealo perkėlimą į vėsesnius vandenis, o tai daro ekonominį ir kultūrinį poveikį pakrančių bendruomenėms, kurios priklauso nuo tradicinių žvejybos vietų. Pagrindinis rūpestis yra tai, kad OA ir žalioji žemė gali sąveikauti su pernelyg dideliu žuvų išeikvojimu, buveinių blogėjimu ir tarša, padidindamos atsparumo ribas ir išteklių mažėjimo riziką.

Pažeidžiamumas koralinių rifų bendruomenėse
Koralinių rifų ekosistemos yra pažeidžiamos opos ir uolienų nusėdimo (OA) atvejais dėl savo priklausomybės nuo kalcio karbonato skeleto ir jautrumo temperatūros anomalijoms. Vandenyno atšilimas skatina koralų blukimą, sukeldamas stresą, dėl kurio išnyksta simbiotiniai dumbliai (zooksantelės), sumažėja energijos sąnaudos ir padidėja mirtingumas karščio bangų metu. ORA silpnina koralų skeletus ir augimą, sumažindamas struktūrinį sudėtingumą, kuris palaiko įvairias žuvų ir bestuburių bendruomenes. Kartu veikiantys stresoriai kelia grėsmę rifų priaugimui, atsigavimui po trikdžių ir svarbių paslaugų, tokių kaip pakrančių apsauga, žuvininkystė ir turizmas, teikimui. Kaskadinis poveikis plinta per trofinę sąveiką, keisdamas plėšrūnų ir grobio dinamiką, konkurenciją ir priklausomų rūšių buveinių prieinamumą.

Planktoniniai organizmai ir pirminė gamyba
Fitoplanktonas ir zooplanktonas yra jūrų mitybos tinklų ir biogeocheminių ciklų pagrindas. Oksfordo oras (OA) gali pakeisti kai kurių fitoplanktono grupių fotosintezę ir kalcifikaciją, o tai gali sukelti rūšių sudėties ir produktyvumo pokyčius. Kalcėjantis planktonas, pavyzdžiui, kokolitoforai, kalkingos struktūros blakstienos ir tam tikri foraminiferai, gali patirti sumažėjusią kalcifikaciją ir pokyčius bendrijos struktūroje. Šie pokyčiai gali kaskaduotis į aukštesnius trofinius lygius, paveikdami žolėdžius ir plėšrūnus, kurie naudojasi planktono palaikomais keliais. Ir atvirkščiai, kai kurie nekalcėjantys fitoplanktonai gali klestėti esant OA ir oksfordo orui, galimai pakeisdami anglies ciklą ir ekosistemos produktyvumą. Poveikis priklauso nuo konteksto ir skiriasi priklausomai nuo maistinių medžiagų režimų, šviesos ir temperatūros, todėl prognozes sunku atlikti.

Mobilios pelaginės rūšys ir migracija
Didelio judrumo rūšys, įskaitant tunus, buriažuves ir pelaginius ryklius, gali reaguoti į audrą keisdamos pasiskirstymą, kad atitiktų pageidaujamas šilumines nišas. Nors judrumas suteikia apsaugą nuo vietinio audros poveikio, audros vis tiek gali turėti įtakos grobio pasiskirstymui, migracijos laikui ir judėjimo energetinėms sąnaudoms. Kai kurios pelaginės rūšys gali susidurti su neatitikimais tarp grobio prieinamumo, jei pirminė produkcija keičiasi skirtinguose regionuose ar metų laikais. Be to, audros gali paveikti lervų ir jauniklių vystymąsi ir našumą rūšyse, turinčiose sudėtingą gyvenimo ciklą, o tai daro įtaką įdarbinimo sėkmei ir populiacijos trajektorijoms.

Bentosas ir nuosėdose gyvenanti fauna
Dugne gyvenantys organizmai, tokie kaip daugiašerės kirmėlės, dvigeldžiai moliuskai, vėžiagyviai ir kai kurie vėžiagyviai, tiesiogiai patiria oksidacinį uolienų užsikimšimą nuosėdų ir vandens sąlytyje. Nuosėdų cheminė sudėtis ir deguonies sąlygos moduliuoja oksidacinio uolienų užsikimšimo poveikį; kai kurios rūšys gali geriau toleruoti žemesnį pH nei kitos, o kitoms pasireiškia lėčiau augimas, pakitusi reprodukcija arba padidėjęs mirtingumas. Temperatūros padidėjimas gali sustiprinti medžiagų apykaitos poreikius ir streso reakcijas. Nuosėdose gyvenančios bendrijos taip pat daro įtaką biogeocheminiams procesams, įskaitant maistinių medžiagų apytaką ir anglies sekvestraciją, o tai reiškia, kad jų nykimas gali pakeisti ekosistemos funkcionavimą ir kitų organizmų buveinių struktūrą.

Ekosistemų inžinieriai ir buveinių formuotojai
Organizmai, kurie kuria arba modifikuoja buveines, pavyzdžiui, koralai, rudadumbliai, jūros žolės ir kai kurie dvigeldžiai, yra labai svarbūs biologinės įvairovės ir ekosistemų funkcijų palaikymui. Okas ir dykuminė rutina kelia grėsmę šių buveinių vientisumui ir išlikimui, silpnindami struktūrinius komponentus, keisdami augimo tempus ir keisdami rūšių sąveiką bendruomenėse, kurios priklauso nuo inžinierių. Buveinių formuotojų praradimas arba nykimas mažina daugelio rūšių prieglobstį, jauniklių veisimosi zonas ir maitinimosi vietas, taip padidindamas ekosistemos pažeidžiamumą.

Dvigubo streso veikiami moliuskai
Moliuskai, tokie kaip austrės, moliuskai, šukutės ir midijos, susiduria su tiesioginiais su osteoartritu susijusiais iššūkiais, susijusiais su kiauto formavimusi, o tai gali sumažinti išgyvenamumą, augimą ir filtravimo galimybes. Kartu su osteoartritu padidėja medžiagų apykaitos sąnaudos, lervų vystymasis gali sulėtėti, o ligų dinamika gali pasikeisti. Šis derinys ypač svarbus akvakultūros operacijoms ir natūralioms populiacijoms, kurioms rifuose ir dugnuose reikalingas kiauto vientisumas apsaugai ir struktūriniam stabilumui.

Dygiaodžiai parūgštintuose vandenyse
Dygiaodžiai, įskaitant jūros ežius, jūrų žvaigždės ir trapiosios žvaigždės, priklauso nuo kalkingų endoskeleto komponentų, kuriuos gali pažeisti osteoartritas. OA gali susilpninti skeleto struktūras ir paveikti lervų vystymąsi, įsikūrimą ir jauniklių išgyvenimą. Kai kurie dygiaodžiai tam tikrose situacijose yra atsparūs, tačiau apskritai nerimaujama dėl pagrindinių rūšių, kurios daro įtaką bendrijų struktūrai ir plėšrūnų bei grobio dinamikai, mažėjimo, ypač tose vietose, kur yra didelis rūgštėjimas.

Vėžiagyviai ir kriauklių vartotojai
Vėžiagyviai, tokie kaip krabai, omarai ir krevetės, patiria su osteoartritu (OA) susijusių iššūkių egzoskeleto kalcifikacijos ir šėrimosi procesams. Nors kai kurie vėžiagyviai tam tikrais gyvenimo etapais gali toleruoti OA, kiti pasižymi lėčiau augančiu, uždelstu šėrimusiu laikotarpiu ir didesniu pažeidžiamumu plėšrūnų atžvilgiu dėl plonesnių ar silpnesnių kiautų. OA gali pakeisti buveinių naudojimą ir grobio prieinamumą, paveikdama energijos biudžetą ir reprodukcinę sėkmę. OA sąveika su įprastais stresoriais, tokiais kaip hipoksija ir tarša, dar labiau formuoja pažeidžiamumo modelius.

Elgesio ir fiziologinis jautrumas
Be struktūrinių iššūkių, OA ir OW daro įtaką įvairių rūšių elgesiui, sensoriniam suvokimui ir fiziologijai. Chemosensorinių signalų pokyčiai gali paveikti maisto paiešką, orientaciją ir plėšrūnų vengimą. Medžiagų apykaitos greičio pokyčiai, rūgščių ir šarmų reguliacijos sutrikimai ir streso reakcijos gali turėti įtakos augimui, dauginimuisi ir išgyvenimui. Šis subletalinis poveikis gali turėti pasekmių populiacijos lygmeniu, ypač kai jis pakeičia svarbiausius gyvenimo ciklo bruožus arba sutrikdo aplinkos signalus, naudojamus buveinių pasirinkimui ir dauginimuisi.

Regioniniai karštieji taškai ir klimato gradientai
Pažeidžiamumas nėra vienodas visame pasaulyje. Regionai, kuriuose natūraliai mažesnis karbonatų prisotinimas, didelis gėlo vandens patekimas arba intensyvūs CO2 srautai, pavyzdžiui, poliariniai regionai ir apvelingo zonos, linkę patirti stipresnį oksidacinės dujos (OA) poveikį. Sekliuose, gerai apšviestuose vandenyse esančiuose koraliniuose rifuose gali sparčiai mažėti oksidacinės dujos (OA) sukelta kalcifikacija, o poliarinės ir subpoliarinės ekosistemos susiduria su vienu metu vykstančiais temperatūros ir jūros ledo pokyčiais. Apvelingo regionuose gali būti didelis CO2 kiekis ir žemas vandens pH, o tai dar labiau padidina stresą vietos bendruomenėms. Sąveika su vietos stresoriais (tarša, peržvejojimas, buveinių naikinimas) lemia grynąjį rūšių ir ekosistemų pažeidžiamumą ir prisitaikymo gebėjimą.

Socioekonominės pasekmės ir adaptyvūs atsakai
Jūrų rūšių pažeidžiamumas dėl atviros jūros dumblių ir atviros jūros dumblių turi tiesioginių ir netiesioginių pasekmių žmonių bendruomenėms. Žuvininkystės laimikis, akvakultūros produktyvumas, turizmas ir pakrančių apsauga priklauso nuo atsparių ekosistemų. Prisitaikymo priemonės apima akvakultūros rūšių veisimo programas su pagalba ir selektyviu veisimu, degradavusių buveinių atkūrimą, vietos stresorių mažinimą ir klimatui draugiško žuvininkystės valdymo plėtrą. Integruoti metodai, kurie derina CO2 išmetimo mažinimą su prisitaikymo ir išsaugojimo planavimu, suteikia geriausias galimybes sumažinti neigiamus padarinius. Visuomenės informuotumas, politikos sistemos ir tarptautinis bendradarbiavimas yra būtini siekiant suderinti mokslines įžvalgas su praktiniu valdymu.