Havsförsurning och i vilken utsträckning marina arter kan hantera låga pH-nivåer i jordens hav, kan ha ett betydande inflytande på att förändra fördelningen av marina djur som svar på klimatuppvärmningen.

Detta är ett resultat av en ny landmärkestudie som har tagit en första global skala integrativ inställning till ämnet, sammanföra populationsgenetik, tillväxt, skalmineralogi och metaboliska data för marina sniglar som finns i Nordatlanten.

Publicerad i denna månads Naturkommunikation , rapporten, Regional anpassning definierar känsligheten för framtida havsförsurning, avslöjar att populationer vid de norra och södra kanterna är de mest känsliga för havsförsurning, och de minst sannolikt att kunna hantera betydande konsekvenser för biogeografi och mångfald.

Forskare vid University of Quebec i Rimouski (UQAR), Kanada, University of Plymouth, Plymouth Marine Laboratory, och University of Birmingham, startade projektet 2010 med finansiering från ett antal källor, inklusive Natural Environment Research Councils UK Ocean Acidification Research Programme.

Projektledare Dr Piero Calosi, från institutionen för biologi, Kemi och geografi vid UQAR, sa:"Det är väl etablerat att en organisms fysiologiska reaktion på temperatur är en viktig bestämningsfaktor för arternas utbredning, vilket i sin tur kan diktera populationers och arters känslighet för global uppvärmning. I kontrast, lite är känt om hur andra stora globala förändringar driver, som havsförsurning, kommer att hjälpa till att forma arternas utbredning i framtiden."

Teamet tog prov på snäckan Littorina littorea - en tidvattensnigel som har en bred latitudinell utbredning - från sex populationer som lever längs den europeiska kustlinjen i Nordatlanten, inklusive varmt tempererat, kalla tempererade och subpolära områden.

Prover transporterades till Marine Biology and Ecology Research Center vid University of Plymouth och hölls i akvarier som innehöll antingen havsvatten som representerar nuvarande (pH 8,0) nivåer, eller lågt pH som förutspås inträffa för år 2100 (pH 7,6).

Vid analys, forskarna upptäckte en rad effekter inklusive markant högre grad av skalupplösning och nedbrytning över alla prover som hölls i lågt pH-tillstånd, orsakas av korrosiva vattenförhållanden. Detta var särskilt markant i sniglarna från den subpolära regionen, som genetiskt har anpassat sig till de kallare vattnen.

Där populationer uppvisade tydliga skillnader var i deras metaboliska svar på låga pH-förhållanden. Sniglarna från varma tempererade populationer visade sig minska sin ämnesomsättning som en avvägning mellan att behålla sina fysiologiska system och deras förmåga att växa, i slutändan begränsar det senare. Sniglar från de subpolära populationerna bibehöll sin ämnesomsättning, men ökade mängden energi som de lade på skalmineralisering. Och sniglarna som togs från det kalla tempererade vattnet kunde öka sin ämnesomsättning, driva upprätthållandet av deras tillväxt och av deras fysiologiska system till en bättre nivå än de andra populationerna.

Dr Simon Rundle, från School of Biological and Marine Sciences vid University of Plymouth, sa:"Sådana latitudinella skillnader i de metaboliska "strategierna" kan, till viss del, hjälpa till att förklara den observerade minskade tillväxten mot intervallkanterna. Exponering för havsförsurning visade sig orsaka en minskning av energiomsättningen hos sniglarna, och sådana minskningar kan leda till en omfördelning av energibudgeten bort från grundläggande fitnessrelaterade funktioner."

Professor Stephen Widdicombe, Chef för vetenskap i marin ekologi och biologisk mångfald vid Plymouth Marine Laboratory, sa:"Tillsammans, resultaten av denna studie tyder på att den relativa känsligheten hos olika populationer av L. littorea för framtida havsförsurning sannolikt kommer att variera avsevärt över dess geografiska utbredningsområde i nordöstra Atlanten genom lokal och regional anpassning. med populationer närmare intervallkanterna som är mest känsliga."

Dr Lucy Millicent Turner, från University of Plymouth, lade till:"Om havsförsurning väljer mot känsliga, range-edge genotyper, det kan orsaka en minskning av nivåerna av genetisk mångfald som kan få långtgående konsekvenser för dessa populationers förmåga att reagera och ytterligare anpassa sig till andra lokala och globala stressfaktorer."

Resultaten, säger författarna, demonstrera också riskerna med att använda studier av enstaka populationer när man syftar till att förutsäga arters och samhällens reaktioner på globala miljöfaktorer.

"Vi kan för närvarande över- eller underskatta effekterna av olika miljöförändringar i olika klimatregioner, avslutar Dr Calosi, "med detta har viktiga konsekvenser för utvecklingen av direktiv och politik för att främja bevarandet av den marina biologiska mångfalden under den pågående globala förändringen."