En accelererande havsförsurning kan förändra den grundläggande strukturen hos musselskal i Kalifornien, enligt en ny rapport från ett team av forskare som leds av Florida State University.

I tusentals år, Kalifornien musselskal har delat en relativt enhetlig mineralogisk sammansättning - långa, cylindriska kalcitkristaller ordnade i snygga vertikala rader med skarpa, geometrisk regelbundenhet. Men i en studie publicerad denna vecka i tidskriften Global förändringsbiologi , forskare tyder på att eskalerande havsförsurningshastigheter skakar upp skalminerogin på dess mest grundläggande strukturella nivåer.

"Vad vi har sett i nyare skal är att kristallerna är små och desorienterade, "säger biträdande professor i biologisk vetenskap Sophie McCoy, som ledde studien. "Det här är betydande förändringar i hur dessa djur producerar sina skal som kan knytas till en skiftande havskemi."

För att dokumentera dessa förändringar, forskargruppen studerade ett arkivregister över naturliga musslor från Kalifornien som samlats in från Tatoosh Island utanför Washingtons nordvästra spets. Moderna musselskal jämfördes med skal från 1970-talet samt skal från det lokala Makah Cultural and Research Center som går tillbaka tusentals år.

Forskare fann att även om skalmineralogin hade varit konsekvent i århundraden, skalexemplar som samlats in under de senaste 15 åren hade upplevt dramatiska strukturella förändringar.

"När musslorna är redo att bygga sina skal, de lägger först ner en amorf soppa av kalciumkarbonat, som de senare beställer och organiserar, "Mccoy sa. "Nuare skal har precis börjat samla den där kalciumkarbonatsoppan där den behöver gå och sedan lämna den där oordnad."

Teamet fann också att de senaste skalen uppvisade förhöjda nivåer av magnesium - ett tecken på att processen för skalbildning har störts.

Vanligtvis, friska skal består huvudsakligen av kalciumkarbonat, och eventuellt magnesium som ingår i ett skal är en produkt av spårmängder av omgivande magnesium som finns i miljön.

"När mer magnesium finns i skelettet, det signalerar att organismen har mindre kontroll över vad den gör, " sa McCoy.

Ökat skelettmagnesium orsakar också förändringar i styrkan hos viktiga magnesium-syrebindningar. Robustheten hos dessa bindningar är en lärorik proxy för organisationsnivån i ett skal.

"När det inte finns ett tydligt geometriskt mönster i skelettet, bindningsstyrkorna blir mer varierande, och det är vad vi ser i moderna skal, "Sa McCoy. "De organiseras inte."

Denna trend mot oorganiserad, varierande skalstrukturer under det senaste decenniet motsvarar den snabbt ökande takten av klimatförändringsrelaterad havsförsurning. Men även om dessa miljöstressorer har gjort den kaliforniska musslan särskilt sårbar, McCoy sa att samma variation som härrör från oordnade skelett också kunde ge arten en strimma av hopp.

"Ett viktigt tema inom klimatvetenskapen är att ökad variation kan vara den nya regeln, " sa hon. "Vi vet att klimatförändringarna just nu sker snabbare än vad jorden har upplevt tidigare, men vi ser också att under dessa långa tidsskalor, saker tenderar att platå och stabiliseras. Variabilitet är grunden för naturligt urval, och det faktum att vi nu ser så mycket variation i musslornas individuella egenskaper betyder att det finns potential för naturligt urval att agera."

McCoy började först undersöka skalstrukturen i Kalifornien 2009 när, strax efter att hon började arbeta mot sin doktorsexamen, hon märkte skarpa visuella skillnader mellan äldre och nyare skal.

"Mitt jobb var att dela musslor på mitten och borra ut skalet för isotopmätningar, och av en slump märkte jag att äldre skal såg helt annorlunda ut, " sa hon. "De var dubbelt så tjocka, massiv och tog dubbelt så lång tid att skära. Så småningom, vi fann att detta gällde för andra äldre skal som finns på olika platser i regionen. Det var typ av en slump. Vi kunde se att skalen förändrades, men vi var inte riktigt säkra på vad som pågick."

Nu, år efter dessa första observationer, McCoy och hennes team har hittat boven:global klimatförändring och dess destabiliserande effekter på våra hav.

Men enligt McCoy, detta är ingen anledning till direkt pessimism.

"Jag vet inte om denna art kommer att lyckas i framtiden, men jag har för mycket förtroende för de naturliga processerna av ekologi och evolution för att tro att vi kommer att ha karga hav, " sa hon. "Det är sant att vi kanske inte har så många musselarter, eller att deras populationer kan vara mindre och ha en mer begränsad räckvidd, men jag tror inte att vi kommer att ha ett hav utan musslor."