Акулы известны своими зубастыми и устрашающими улыбками. Но будущее может преподнести этим грозным рыбам зубные проблемы. Из-за изменения климата морская вода становится более кислой, что может привести к разрушению зубов чернопёрых рифовых акул (Carcharhinus melanopterus).
Согласно исследованию, опубликованному 27 августа в журнале Frontiers in Marine Science, прогноз pH морской воды на 2300 год повреждает зубы акул, оставляя в них множество крошечных отверстий и трещин.
Почему океан становится более кислым
Человеческая деятельность, приводящая к изменению климата, нагревает океаны. По мере повышения уровня углекислого газа (CO₂) в атмосфере и потепления солёных морей вода поглощает больше растворённого CO₂. Растворённый газ вступает в реакцию с морской водой, высвобождает ионы водорода и вызывает падение pH.
На протяжении большей части истории человечества океан был слегка щелочным, со средним pH около 8,1–8,2, что похоже на pH пищевой соды. Теперь, в зависимости от региона, этот показатель приближается к 8,05. Это может показаться незначительным, но pH — это логарифмическая шкала, то есть каждый скачок на 1,0 представляет собой 10-кратное изменение кислотности или щёлочности.
С 1880-х годов человеческая деятельность увеличила концентрацию кислых ионов водорода в океане более чем на 26 процентов. В ответ на это поверхностный pH океана снижается каждые десять лет с начала индустриальной эпохи и продолжает снижаться, согласно последнему докладу МГЭИК. Океан в настоящее время окисляется в 10 раз быстрее, чем когда-либо за последние 300 миллионов лет.
Постоянный запас зубов
В дополнение к своим исследованиям Баум работает водолазом в местном аквариуме, помогая поддерживать среду обитания животных. Во время погружений в аквариум с акулами (не волнуйтесь, акулы «очень застенчивы») он регулярно замечал выпавшие зубы, разбросанные по вольеру. Это зубное конфетти — продукт естественной потери зубов, которая происходит в течение всей жизни акулы. Хищные рыбы постоянно отращивают и заменяют свои зубы.
Баум собрал неповреждённые образцы зубов чернопёрых рифовых акул и решил оценить, как зубы будут вести себя в будущих условиях океана. Сначала Баум и его коллеги внимательно рассмотрели сотни зубов, выбрали наиболее чистые и задокументировали их исходное состояние с помощью фотографий высокого разрешения, сделанных под микроскопом.
Они отобрали 16 репрезентативных зубов, сгруппировав их попарно. Одну половину каждой пары поместили в контрольный резервуар, имитируя pH океана 8,1. Другую половину поместили в экспериментальный резервуар с pH 7,3 на восемь недель. МГЭИК прогнозирует, что pH морской среды может упасть до 7,3 к 2300 году, если человечество не сможет сократить выбросы в наихудшем сценарии. Температуру и солёность в обоих резервуарах поддерживали как можно более идентичными.
Через два месяца они снова сравнили зубы — на этот раз под сканирующим электронным микроскопом. Те, что находились в более кислой воде, были значительно более корродированными и имели гораздо больше трещин и отверстий, особенно у основания корня и зуба. Каждый из восьми зубов, удерживаемых при pH 7,3, был заметно повреждён, по сравнению с менее чем половиной контрольных зубов.
Зубы из эксперимента были объединены в пары и помещены в отдельные резервуары на два месяца.
Выводы
Хотя акулы постоянно заменяют свои зубы, результаты исследования показывают, что им придётся делать это чаще в более кислой среде океана, вызванной изменением климата. К сожалению, плавание в водах с более низким pH также может затруднить рост и минерализацию зубов.
Зубы «ключевые для экологического успеха акул», — говорит Баум. Если поддержание этой критической адаптации потребует больше энергии, акулы, вероятно, пострадают.
Акулы уже сталкиваются со многими угрозами в нашем быстро меняющемся мире, включая потерю среды обитания, сокращение рыбных запасов, браконьерство и даже нарушение чувств. Ослабленные зубы только усугубят ситуацию.
Неопределённое будущее
Исследование предоставляет первоначальные доказательства того, что подкисление океана может вызвать стресс у акул, хотя результаты сопровождаются серьёзными оговорками. «Мы не знаем, какое влияние на физическую форму это окажет на самом деле», — говорит Баум. Он и его коллеги не оценивали механическую прочность зубов и не проводили тесты на живых акулах.
Одно исследование 2019 года оценивало влияние pH на кожные зубчики акул — специализированные, похожие на чешую структуры, встроенные в кожу акул, состоящие из того же материала, что и их зубы, которые помогают акулам двигаться в воде. В этом исследовании учёные обнаружили, что кислые условия также разрушают зубчики. Однако отдельное исследование 2022 года на акулах Порт-Джексона (Heterodontus portusjacksoni) показало, что зубы этого вида могут противостоять подкислению океана, отчасти потому, что эффекты повышения температуры и падения pH могут нейтрализовать друг друга в некоторых контекстах.
Баум отмечает, что исследование 2022 года опиралось на совсем другие методы, чем исследование его команды, и акулы подвергались воздействию менее кислой среды. Кроме того, вид исследованных акул, вероятно, имеет большое значение. Зубы акул Порт-Джексона менее подвержены воздействию окружающей воды, чем зубы чернопёрых рифовых акул, и имеют другую анатомию.
Какие акулы лучше всего и хуже всего переносят кислые моря — вопрос открытый. И необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как один эксперимент с 16 выпавшими зубами может быть применён к реальному миру.
Акулы существуют более 400 миллионов лет и пережили всё: периоды потепления и похолодания, более кислую и более щелочную среду, повышение и понижение уровня моря. Но все эти прошлые сдвиги сказались на них. Мегалодон исчез не просто так.
«Есть много вымерших видов акул», — говорит Баум, наряду с сотнями ныне живущих. «Возможно, один вид справится», — говорит он, глядя в недалёкое будущее. «А другому, возможно, и нет».