Kako kiselost okeana može pojačati svetlost nekih organizama?

Kako se pH vrednost mora i okeana snižava, tako dolazi do promene u bioluminiscenciji kod mnogih morskih organizama, kojima je ovo veoma bitno svojstvo za opstanak. Načelno, na neke marinske organizme ova promena bi mogla biti delotvorna, i time pojačati njihovo emitovanje svetlosti, dok drugima može prigušiti svetlost i time smanjiti efikasnost drugih životnih funkcija. Međutim, razne posledice kiselosti okeana su i dalje nepredvidive. 

Ali, zašto mora i okeani postaju sve kiseliji? Kao i mnogi drugi problemi koji se danas javljaju u različitim ekosistemima, za ovu promenu su odgovorni ljudi i naše prekomerno oslobađanje ugljen-dioksida u atmosferu. Ova pojava potencijalno može imati razarajuće posledice na marinski život. Na primer, poznato je da snižena pH vredost utiče na izbeljivanje korala, koji igraju veoma bitnu ulogu u plitkim oblastima tropskih i subtropskih mora. 

Međutim, ne svetle sve vrste na isti način – poznato je da dinoflagelate formiraju velike grupacije na površini vode i stvaraju neverovatan svetlucavi efekat.

 

bioluminiscencijaBioluminiscencija mora, plavi odsjaj pelaških mikroogranizama

 

Šta je zapravo bioluminiscencija?

Sa jednom od najpoznatijih vrsta koja poseduje ovo svojstvo verovatno smo svi mi nekada bili u kontaktu, a to je svitac. Međutim, bioluminiscencija, proces stvaranja i emitovanja hladne svetlosti kroz niz hemijskih reakcija ili simbiotskih bakterija koje vrše ovu funkciju – zapravo je najzastupljenija u morima i okeanima. Manje je poznato da je u okeanima bioluminiscencija norma, s tim da čak 76% svih okeanskih životinja imaju ovu sposobnost! 

Ovo svojstvo ne sme se mešati sa biofluorescencijom, što je pojava apsorpcije i reemisije svetlosti druge boje. Određeni organizmi, kao što su korali, pa i jedna vrsta kornjače, poseduju proteine u koži i drugim tkivima koji apsorbuju energiju sunčeve svetlosti i ponovo je emituju kao narandžastu, crvenu ili zelenu. 

 

Životinje koriste bioluminiscenciju primarno kao kamuflažu, ali i za prilagođavanje bentosnih vrsta na njihov način života. Isto tako, mogu privlačiti plen ili se zaštititi od grabljivica tako što svojom jakom svetlošću poručuju da ih se treba kloniti jer su otrovne. Ovo svojstvo doprinosi i mimikriji, sposobnošću da stalno ili povremeno prilagođavaju svoj izgled sredini u kojoj se nalaze. Na kraju, emitovanjem svetlosti organizmi međusobno komuniciraju sa drugima iste vrste, i time privlače partnere za vreme parenja.

Može se zaključiti koliko je ovo svojstvo organizmima značajno i koliko im poboljšava preživljavanje kada se zna da je evoluiralo više od 90 puta kod različitih vrsta. Evoluiralo je 27 puta samo među zrakoperkama (Actinopterygii), koje čine jednu od dve grupe riba sa koštanim skeletom (Osteichthyes). Ova grupa riba sa koštanim skeletom jeste veoma obimna i čini polovinu svih današnjih kičmenjaka.

evolucijaEvolucija bioluminiscencije

Rezultati nove studije

Ako se emisija fosilnih goriva nastavi ovim tempom, promene pH vrednosti mogu imati nepredvidive efekte na bioluminiscenciju životinja, povrh i ostalih negativnih posledica. Kakvi su uticaji ove promene, procenjeno je na osnovu studije koja je predstavljena na virtuelnom godišnjem sastanku Društva za integrativnu i uporednu biologiju. 

acidifikacija okeanaAcidifikacija okeana

 

Očekuje se da će do 2100. godine, pH vrednost mora i okeana opasti sa 8.1 na 7.7 tj. za toliko će se povećati kiselost ovih voda. Kako bi otkrili kako će ova promena uticati na bioluminiscenciju, biolog Tom Ivanicki zajedno sa kolegama sa Univerziteta na Havajima u Manoi su okupili 49 studija o bioluminiscenciji za devet različitih filuma. Uključujući bakterije, dinoflagelate, žarnjake, rebronoše, mekušce, zglavkare i hordate. Zatim je tim naučnika analizirao podatke iz ovih studija i došli su do sledećih zaključaka:

  • Na bioluminiscenciju sigurno utiče snižavanje pH vrednosti, ali ne nužno na jedan određen način.
  • Kod nekih vrsta, kao što je Renilla reniformis ili “sea pansy”, kiselost mora može dovesti do toga da bioluminiscentne hemikalije čak dvostruko povećavaju proizvodnju svetlosti.
  • Isti efekat može se primetiti kod vrste Vargula hilgendorfili ili “sea firefly”, međutim, porast proizvodnje svetlosti je za svega 20%. Ova vrsta koristi bioluminiscenciju primarno kako bi privukla jedinke iste vrste pri parenju, i stoga će ova promena verovatno imati pozitivan uticaj.
  • Druge vrste, poput Watasenia scintillans ili “firefly squid”, mogu iskusiti suprotan efekat, jer se očekuje smanjenje proizvodnje svetlosti za 70%. S obzirom da ova vrsta takođe koristi bioluminiscenciju za komunikaciju među organizmima, sniženje pH, pa i bioluminiscencije, će imati najverovatnije negativne posledice.

 

Dalja istraživanja

Ono što je sigurno jeste da će dalje smanjenje kiselosti mora i okeana imati brojne posledice i da mogu uticati veoma negativno po živi svet. Karen Čan, marinski biolog, komentariše ovu analizu prethodno obavljenih istraživanja: “Ovo tumačim kao prvi korak, a ne kao konačan rezultat.”, u nastavku: “Ovaj rad pruža hipotezu koja se može testirati i koju moramo dalje istražiti.”

 

Sledeći korak je definitivno testiranje hipoteze, Ivanicki se slaže. Većina analiziranih studija je zasnovana na luminiscirajućim hemikalijama koje su uzete iz organizma da bi bile testirane. Ono što je ključno jeste otkrivanje kako jedinjenja funkcionišu u životinjama u samom okeanu. 

“Širom okeana, više od 76% vidljivih organizama imaju sposobnost bioluminiscencije. Ukoliko u celini promenimo uslove u kojima životinje mogu koristiti ovo svojstvo, to će imati brojne uticaje.”    Ivanicki

 

Izvori: