Зоологи Санкт-Петербургского государственного университета и Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН изучили, что происходит с моллюсками-прудовиками, которым удалось вселиться в термальные источники. Результаты совместного исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Diversity.
Прудовик в термальном источнике Пым-Ва-Шор © Ведущий научный сотрудник Лавёровского центра Ольга Аксёнова
Улитки-прудовики — широко распространенные обитатели пресных вод, которые питаются как живыми растениями, так и детритом (разлагающейся органикой), а иногда животной пищей и бактериями. Эти моллюски способны выживать при температуре до +40 °C, а в умеренном климате зимой погружаются в спячку.
В зоне термальных источников температура может достигать +100 °C — в таких условиях моллюски выжить не могут. Однако в источниках наблюдаются высокий уровень минерализации воды и дефицит кислорода, что позволяет прудовикам оставаться активными и размножаться вне зависимости от сезона. Кроме того, в подобных местообитаниях снижено «давление» хищников и конкурентов, что создает серьезное экологическое преимущество. Но для существования в таких специфических условиях живой организм должен выработать определенные варианты адаптации.
Чтобы определить, как меняется внешний облик моллюсков, когда они попадают в термальные источники, ученые СПбГУ изучили размеры, пропорции и формы раковин моллюсков из источников и из других мест обитания. Оказалось, что прудовики из термальных источников значительно миниатюрнее своих «соседей» из зональных водоемов, при этом формы раковин у нескольких видов также изменились по сравнению с «нормальными».
«У шести исследованных термальных видов произошло уменьшение размеров: по сравнению с обычными они стали карликовыми. Кроме того, генетический анализ моллюсков из разных географических зон показал, что у "термальных" прудовиков накапливается большое число уникальных нуклеотидных замен», — объяснил заведующий лабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ Максим Винарский.
Как отметил директор Лавёровского центра член-корреспондент РАН Иван Болотов, брюхоногие моллюски, к которым относятся прудовики, — одна из групп беспозвоночных, которая наиболее активно проникает в горячие источники. Некоторые ученые описывали популяции «термальных» прудовиков как особые виды, живущие только в конкретном водоеме. Проведенное исследование позволяет утверждать, что в термальных источниках обитают не подвиды и не особые виды прудовиков, а экологические расы со своими характерными особенностями.
«Это особые внутривидовые образования, возникающие везде, где складываются подходящие условия для жизни. Ареал у прудовиков может быть очень широким, но эти карликовые расы возникают „пятнами“ — там, где есть термальные источники. Мы называем эти расы экологическими, потому что их формирование обусловлено специфической средой обитания. И если подвид — это понятие географическое, то здесь мы имеем дело с проявлениями параллельной эволюции», — сказал Максим Винарский.
Попадая в термальный источник, особи начинают приспосабливаться к новым условиям. Так происходит генетический отбор, который сопровождается вспышкой размножения. Это объясняется репродуктивными особенностями прудовиков, которые, будучи гермафродитами, не нуждаются в поиске полового партнера для размножения. Круглогодичный цикл без спячки позволяет моллюскам размножаться быстрее прудовиков из других мест обитания, однако это приводит к сокращению жизни.
«Если в зональных водоемах моллюски живут в среднем два года, то термальные — не более года. Через полгода они достигают репродуктивного возраста, не успевая вырасти до стандартных размеров, их жизненный цикл ускоряется», — объяснила ведущий научный сотрудник Лавёровского центра Ольга Аксёнова.
Именно с этим связано и изменение формы раковины у четырех из шести исследованных видов. Улитки из термальных источников достигают полового созревания раньше обычного и остаются на всю жизнь «ювенилизированными»: их раковины сохраняют пропорции, характерные для молодых особей. Однако, по словам зоологов, такое изменение нельзя считать особой адаптацией: это всего лишь побочный продукт необычного раннего созревания и других адаптивных изменений жизненного цикла.
Сравнительное исследование прудовиков в термальных источниках разных регионов мира проводилось при поддержке Российского научного фонда (проекты № 19-14-00066 и № 22-14-35050). География исследований, которые длились около 15 лет, охватывает Камчатку, Байкал, Пым-Ва-Шор (термальное урочище в Ненецком автономном округе), а также ряд геотермальных зон в Казахстане, Таджикистане, Исландии и Канаде.
Напомним, что ранее биологи СПбГУ и Лавёровского центра в ходе совместных исследований открыли новую группу пресноводных улиток в высокогорье Тибетского плато и открыли пять новых видов и один род пиявок в Арктике.
Источник информации и фото: пресс-служба СПбГУ
