Hver forår vender unge rejer i Middelhavet sig fra mand til kvinden - en vigtig fase i deres reproduktive udvikling. Denne ændring sker på grund af en overflod af en bestemt type mikroalger, som den lejlighedsvis neongrønfarvede rejer er afhængige af for deres arts overlevelse. Efterhånden som havforsuringen intensiveres, kan det imidlertid ændre den kemiske sammensætning af mikroalgerne og potentielt afskrække rejernes reproduktive fremskridt og true deres eksistens, rapporterer forskere denne uge i PLOS ONE .
Rejerne, Hippolyte inermis Leach, spiser på en bestemt form for mikroalger kaldet Cocconeis scutellum parva, der blomstrer i havgræsens engene i Middelhavet, herunder forsurede åbninger i Napoli-bugten. Spise af mikroalger regulerer rejernes reproduktionscyklus.
Forskere har været fascineret af den seksuelle udvikling af disse underlige små rejer i årevis. Selvom Hippolyte inermis betragtes som en hermaphrodit som mange andre krebsdyr, er det usædvanligt, at det hurtigt skifter fra han til kvind uden nogensinde at passere et mellemstadium med egenskaber fra begge. Dette sex-reverseringssystem har to forskellige reproduktionssæsoner. I løbet af efteråret, når Cocconeis mikroalger er knap, fødes størstedelen af de nyfødte rejer hann . Efter foråret ældes deres mandlige gonader og falder af i en enkelt molt og en æggestokk udvikler sig.
Men yngre rejer, der er født om foråret, når mikroalger er rigelige, kan straks udvikle sig til hunner ved at gå gennem en endnu hurtigere sex-vending. Tidligere undersøgelser viste, at Cocconeis er ansvarlig for denne hurtige ændring. Ved at frigive en stadig ukendt forbindelse, når den spises, dræber Cocconeis cellerne i rejerens mandlige kønskirtel, hvilket får den til at overgå for tidligt. Denne forårskontakt hjælper med at genoprette balance, efter at befolkningen har ramt en vinter om vinteren, når rovdyr, som sort skorpionfisk, fortærer rejer.
Ledende forfatter af undersøgelsen Mirko Mutalipassi, en marin bioteknolog ved Stazione Zoologica Anton Dohrn i Napoli, understreger, at rejerens afhængighed af mikroalgerne er så stærk, at deres befolkningsvækst synkroniseres med mikroalger.
”Det er virkelig vigtigt for disse rejer, ” siger Mutalipassi. "Dette er den stabiliserende faktor for deres naturlige befolkning, fordi det giver rejer mulighed for at producere en masse æg og undgår at blive udslettet på grund af predation."
Tilstedeværelsen af et så stærkt plante-dyr-forhold under sure forhold inspirerede Mutalipassi til at bruge det som et redskab til at studere, hvordan øget havforsuring vil påvirke dette økosystem. ”Jeg er virkelig fascineret af co-evolution, både fra et fysiologisk synspunkt og et molekylært synspunkt, ” siger han. ”Det er en virkelig interessant måde at se på, hvordan to organismer interagerer med hinanden. Det er også en god model at undersøge virkningen af globale ændringer på mikroalger og hvirvelløse dyr. ”
Mutalipassi og hans medforfattere Valerio Zupo og Valerio Mazzella, begge forskere ved Stazione Zoologica, brugte rejerbestanden som en sonde for at se, hvad der sker med den kemiske sammensætning af mikroalgene, når havet bliver surere. Forskerteamet voksede Cocconeis ved to forskellige surhedsniveauer: et ved de nuværende forhold og et baseret på den forventede stigning i havets surhedsgrad i det næste århundrede, når kuldioxidniveauerne stiger. Derefter fodrede de nyfødte rejer med en af de to grupper af mikroalger og observerede, om de havde forskellige antallet af hunner, hvilket kunne indikere en ændring i mikroalgenes forbindelse, der driver rejernes udvikling.
Holdets resultater var overraskende. I modsætning til nogle andre mikroalger, der ikke har kunnet trives under høje CO 2 -niveauer, blomstrede Cocconeis og voksede fire gange flere celler under forsurede forhold. Denne stigning i vækst indebærer, at mikroalgerne kunne have en konkurrencefordel i fremtidens forsurede oceaner.
I modsætning hertil endte rejer, der blev fodret med mikroalger dyrket i højere niveauer af vandforsuring, med cirka halvdelen så mange hunner som rejer, der blev fodret med de normale mikroalger. En sådan drastisk forskel antyder, at den kemiske forbindelse, der ødelægger rejerens mandlige kirtelkirtler, kan ændres ved de forsurede forhold, hvilket frembringer færre hunner. Med andre ord, Cocconeis trives, men rejerne lider.
”Dette arbejde er et pænt eksempel på forskere, der skubber ud over nogle af de grundlæggende spørgsmål om overlevelse og vækst af en enkelt organisme for også at undersøge forholdene mellem arter, ” siger marinbiolog Kaitlyn Lowder fra Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego i en e-mail. ”For bedre at forstå, hvordan vores marine økosystemer vil se ud i fremtiden, er det utroligt vigtigt at se på samspillet mellem trofiske niveauer, hvilket kan være vanskeligt at gøre i et laboratorium.”
Tilsyneladende subtile ændringer som denne, der kunne udløse dominoeffekter i et økosystem, er emblematiske for virkningen af klimaændringer. Da forsuring af havet fortsætter med at forstyrre havvandsforholdene, skrumper forskerne for at lære, hvordan sådanne ændringer kan have indflydelse på selv de mindste livsformer på vores planet.
Lowder, der ikke var involveret i denne undersøgelse, hævder, at studere ændringer i organismenes adfærd er afgørende for at få opmærksomhed omkring det skiftende miljø. ”Det er kun ved at forfølge disse spørgsmål om den seksuelle overgang af rejer… at vi forskere kan få en bedre idé om, hvordan vores oceaner kan se ud i fremtiden, ” siger hun. ”Og vigtigst af alt [kan vi] have flere historier om de potentielle virkninger af forsuring af havet for at øge den offentlige bekymring over denne igangværende ændring af vores oceaner.”
Mutalipassi har lignende synspunkter og argumenterer for, at den kemiske forbindelse virkelig er en ”infokemisk” miljø - en undervandsudgave af en kanariefugl i en kulmine.
”Vi ved nu, at forsuring af havet kan forstyrre et delikat økologisk forhold, der udviklede sig over en million år, ” siger Mutalipassi. "Det betyder, at vi har idiosynkratiske konsekvenser med de ændringer, vi gør i vores verden."
Han påpeger også, at forholdet mellem mikroalger og rejer kun er et af mange, der kan blive påvirket. ”Virkningen af havforsuring er større end hvad vi ser i undersøgelsen, ” siger han. ”Vi ser bare på et lille stykke puslespil.”
