Predator inducerade försvar i Daphnia longicephala (översta raden, kredit:Linda Weiss) och Daphnia pulex (nedersta raden, kredit:Sina Becker). Till vänster visar en oförsvarad morfotyp, höger visar den försvarade morfotypen. Insert visar förstoring av uttryckta halständer. Dessa morfologiska egenskaper gör Daphnia mindre mottaglig för rovdjur. När uttrycket av dessa defensiva egenskaper hämmas av höga nivåer av pCO2, Daphnia misstänks lättare falla som bytesdjur. Kredit:Linda Weiss och Sina Becker
När koldioxidhalten (CO2) i atmosfären stiger, mer CO2 absorberas i havsvattnet. Som ett resultat, världens hav har blivit surare med tiden, orsakar en lång rad väldokumenterade problem för marina djur och ekosystem. Nu, forskare som rapporterar in Aktuell biologi den 11 januari presentera några av de första bevisen på att liknande saker också händer i sötvatten.
Studien fann att vissa sötvattensekosystem har blivit surare med stigande pCO2 (partialtryck av CO2). De visar också i labbstudier att ökningar av pCO2 i sötvatten kan ha skadliga effekter på minst en nyckelart, ett litet sötvattenskräftdjur, vilket gör dem mindre kapabla att känna och försvara sig mot rovdjur. Resultaten tyder på att ökade CO2-nivåer kan ha omfattande effekter på sötvattensekosystemen.
"Havsförsurningen kallas ofta "klimatförändringens lika onda tvilling", och många aktuella undersökningar beskriver enorma effekter av stigande CO2-nivåer på marina ekosystem, " säger Linda Weiss vid Ruhr-Universitetet Bochum i Tyskland. "Men, sötvattensekosystem har till stor del förbisetts. Våra data indikerar ett annat pCO2-problem:pCO2-beroende sötvattenförsurning."
Studier av havsförsurning har visat att det har konsekvenser för marina näringsnät, näringskretslopp, total produktivitet, och biologisk mångfald. Än, forskarna säger, förvånansvärt lite har varit känt om effekterna av stigande atmosfärisk CO2 på sötvattensystem. Medan forskare förväntade sig att det hade ökat pCO2 i sötvattenförekomster, uppgifterna saknades.
Att undersöka, Weiss och kollegor tittade på fyra sötvattenreservoarer i Tyskland. Deras analys av data över 35 år, från 1981 till 2015, bekräftade en kontinuerlig pCO2-ökning. Som i havet, denna ökning har associerats med en sänkning av pH (ökande surhet). Faktiskt, de rapporterar en förändring i pH på cirka 0,3 inom 35 år, vilket tyder på att sötvatten kan försuras i snabbare takt än haven.
Men vilken effekt hade den ökande pCO2 på sötvattensorganismer? För att börja utforska den frågan, forskarna fokuserade sin uppmärksamhet på små, sötvattenskräftdjur som kallas Daphnia, även känd som vattenloppor. Daphnia är en dominerande art i många sjöar, dammar, och reservoarer, och de är viktiga som en primär födokälla för många större djur.
När Daphnia känner att det finns rovdjur, de svarar med att producera hjälmar och spikar som gör dem svårare att äta. Weiss team fann i labbet att stigande pCO2-nivåer hindrar vattenloppornas förmåga att producera dessa skyddande egenskaper.
"Höga halter av CO2 minskar Daphnias förmåga att upptäcka sitt rovdjur, " säger Weiss. "Detta minskar uttrycket av morfologiska försvar, gör dem mer sårbara." Hon tillägger att sådana effekter på Daphnia kan ha bredare effekter på sötvattenssamhällen.
Weiss säger att de hade turen att få en så lång dataserie om fyra sötvattenreservoarer. Det kommer nu att bli viktigt att samla in mer data som representerar sötvattenuppsamlingar runt om i världen.
"Vi vill nu veta den globala graden av detta fenomen, " säger Weiss. Frågan är:"Är alla sötvattenuppsamlingar utsatta för denna typ av försurning?"