Hvordan klimaændringer påvirker polarfisk på spidsen af ​​en opvarmende verden

Fisk har migreret til køligere vand i løbet af de sidste årtier, mens havet opvarmes. Men i Antarktis, det koldeste sted på planeten, polararter har ingen steder at tage hen.

Foreløbig forskning fra en UC Davis dyreforsker viser, at nogle polarfisk har været i stand til at akklimatisere sig til varmt vand eller til højere niveauer af kuldioxid, men ikke til begge.

"De har udviklet sig til at leve i meget kulde, stabile forhold, og de lever allerede i det koldeste, mest stabile økosystem på jorden, " sagde Anne Todgham, en lektor ved UC Davis Institut for Husdyrvidenskab, der har specialiseret sig i, hvordan akvatisk liv håndterer skiftende miljøer. Todgham studerer stress hos havdyr på en lang række forskellige steder, herunder det isdækkede kontinent på klodens sydspids.

Havene absorberer omkring en tredjedel af den CO2, som mennesker frigiver til atmosfæren. Det kan være godt for luften, men det er hårdt for havets sundhed. Klimaændringer og havforurening stresser stort set alt akvatisk liv, men Todgham siger, at polararter kan have det værst.

"Koldt vand holder mere CO2, så kuldioxidniveauet stiger meget hurtigt i Antarktis, " sagde Todgham. "Polararter er generelt langlivede - 80 plus år, i nogle tilfælde – så de kan ikke udvikle sig hurtigt nok til at holde trit med varmt vand og stigende surhedsgrad. De kan ikke migrere til koldere vand. De skal klare sig ved at rekruttere deres eksisterende fysiologi, og indtil videre ser det ikke særlig lovende ud."

Antarktis er næsten 9, 000 miles fra Californien, men med hensyn til miljøændringer, det er lige ved siden af.

"Havopvarmning og forsuring sker langs hele vores kyster, påvirker mange arter, vi er afhængige af til mad som østers og Dungeness-krabbe, " sagde Todgham. "Så dette arbejde har anvendelse langt ud over Antarktis."

At studere fisk i Antarktis er ikke for de kolde averse. Todgham har foretaget tre ture til det frosne land, dem alle i løbet af polarsommeren, hvor temperaturerne varierer fra frysepunktet til 35 grader under nul. Hun sover i en opvarmet sovesal på McMurdo Station, et amerikansk forskningscenter på Ross Island, en af ​​de sydligste øer ud for Antarktis.

"Det er forræderisk koldt og blæsende, " hun sagde.

Todgham studerer to polare fiskearter - den nøgne dragefisk og den smaragdgrønne stentorsk - der lever i det mørke vand under tyk havis. For at nå fisken, forskere borer gennem ni meter is og dykkere søger efter artens æg og unge i polarvandet, hvor selv ormene og havedderkopperne er overdimensionerede.

"Koldt vand holder mere ilt, så livet i vand kan blive rigtig stort dernede, " forklarede Todgham.

Forskere transporterer prøverne i temperaturkontrollerede køretøjer til forskningsstationen for at holde dem i live. Polararter har specielle proteiner i deres kroppe, der fungerer som frostvæske, så de kan overleve i det iskolde vand.

"Men så koldt som vandet er, det er ikke nær så koldt som udeluften, " sagde Todgham.

Tilbage på forskningsstationen, Todgham og hendes team placerer æggene og de unge i plastikspande med vand, der er 2 grader Celsius, en temperaturforskere forudser vil være normen om 80 år. Forskere pumper forskellige niveauer af CO2 ind via farverige rør, der slanger sig ind og ud af hver spand.

I flere uger, Todgham måler, hvordan fisken klarer sig. Hun ser på genekspression, det cellulære stressrespons, metaboliske ændringer og fysiologiske faktorer som aktivitetsniveau og væksthastigheder.

"Vi forsøger at forudsige, hvordan hver art vil klare varmere vand og højere CO2-emissioner, " sagde Todgham.

Det korte svar:ikke godt.

"De har været i stand til at vænne sig til varmt vand eller højere niveauer af CO2, men ikke begge sammen, " sagde Todgham. "Det er ikke godt, da havvand overalt allerede stiger i både temperatur og kuldioxid."

Polarfisk har ingen steder koldere at tage hen, men indtil videre, det ser ud til, at andre arter ikke er migreret ind i deres økosystem. Antarktis er omgivet af en cirkumpolær strøm, der fungerer som en barriere, så det ville ikke være nemt for vandlevende væsner at migrere ind.

"Med undtagelse af krabberne, " siger Todgham. "Det ser ud til, at de kan komme ind ved at marchere langs bunden."

Studierne af de indfødte arter Todgham er en vigtig fødekilde for sæler, pingviner og større fisk, så deres død kunne have en kaskadeeffekt i hele fødekæden. Og polarterne kan være en klokke for det, der udvikler sig i vores egen baghave.

Stadig, Todgham er optimistisk.

"Vi identificerer befolkninger, der er særligt sårbare, så vi kan hjælpe med at beskytte dem mod direkte trusler som overfiskning, " sagde Todgham. "Og jeg er opmuntret af alle de studerende, der forfølger studiet af naturlige arter. De giver mig håb."