Антарктически безгръбначни организми са намерили начин да спасяват себе си и поколенията си от слънчевата UV радиация

Проучване на организми, живеещи в езерата на Антарктика, показва интересни факти. Изследването се ръководи от български учен от Института по биоразнообразие и екосистемни изследвания.

Единадесет полярници вече живеят и работят в базата ни "Св. Климент Охридски" на остров Ливингстън като първата група от 31-та Българска антарктическа експедиция.

В началото на януари 2023 г. там ще пристигнат и четиримата ни полярници от междинната група на експедицията. С тях е и хидробиологът д-р Весела Евтимова – ръководител на международния проект: "Функциониране и адаптации на моделни сладководни екосистеми при интензивна UV радиация в полярни условия".

Проектът е финансиран в рамките на Националната програма за полярни изследвания и започна през миналия антарктически сезон. Д-р Весела Евтимова е главен асистент в Института по биоразнообразие и екосистемни изследвания при Българската академия на науките. Това е втората експедиция на Ледения континент за нея.

Екипът на проекта включва специалисти в различни научни направления, което се налага от интердисциплинарния му характер.

Това са:доц. д-р Любомир Кендеров идоц. д-р Любен Загорчев от Биологическия факултет на СУ " Климент Охридски", д-р Katrin Attermeyer от University of Vienna и WasserCluster Lunz (Австрия), д-р Pascal Bodmer от Université du Québec à Montréal (Канада), доц. д-р Иван Пандурски от Института по биоразнообразие и екосистемни изследвания -БАН, както и млади учени и студенти от ИБЕИ-БАН и БФ-СУ.

Разговарям с д-р Весела Евтимова за дейностите по проекта:

Какво ще правите сега на Ливингстън?
Продължавам работата по проекта, който започна в рамките на 30-та Българска антарктическа експедиция в началото на 2022 г.

Хидробиологичните изследвания обикновено отнемат години за получаване на резултати и тяхното публикуване в последствие. Самото планиране на изследването, теренната работа – събирането на проби, обработкатaим в лаборатория и интерпретирането на резултатите – всеки един от тези етапи отнема месеци или години усилена работа.

Проектът ни изследва езера на о-в Ливингстън: процесите в тях и организмите, които ги населяват. Антарктическите езера са силно повлияни от екстремните условия на средата, включително и от високите нива на слънчева радиация, които се дължат на изтъняването на озоновия слой над Антарктика.

Какви са въпросите, на които този проект търси отговори?
Основните въпроси, на които проектът търси отговор са четири. Те са:

1. Какви езера има на о-в Ливингстън?
2. Кой живее в тези езера?
3. Как се адаптират към полярните условия най-често срещаните там организми?
4. Как различните типове езера влияят на баланса на парниковия газ въглероден диоксид?

На повечето от тези въпроси вече имаме отговори. Трябва обаче да се потвърдят с допълнителни проучвания. Отговорите са:

Отговор 1: Езерата на о-в Ливингстън са различни по площ, размери, произход и възраст. Някои от езерата се образуват в резултат на движението на ледниците, както и вследствие на тяхното топене. Друг тип по-млади антарктически езера се образуват в резултат на затоплянето през последните десетилетия. Наблюдава се и топене на т.нар. вечна замръзналост. Тези процеси водят до появата на нови езерца, които се образуват в резултат на запълването с вода на вдлъбнати форми на сушата.

По време на 30 българска антарктическа експедиция изследвах 19 езера и езерца. И сега продължавам описанието на езерата, ще включа и нови езера в изследванията.

Отговор 2: В антарктическите езера оцеляват само добре приспособени към полярните условия организми. Затова в тях биоразнообразието е по-бедно от това в повечето от езерата, които изследваме в България. Риби не са открити към момента в антарктическите езера, а техните чести обитатели са малки безгръбначни организми.

Ще продължа събирането на водни безгръбначни от всички посетени езера.

Отговор 3: В част от малките езерца, и в 2 от ледниковите езера масово се развиват малки рачета, които в процеса на еволюцията са развили защитни механизми за оцеляването в антарктическите условия: оцветени са в червено-оранжево. По време на 27-та Българска антарктическа експедиция, доц. д-р И. Пандурски и доц. д-р Л. Кендеров са установили разлики в оцветяването при мъжките и женските индивиди на тези рачета. Това ни накара да проверим на какво се дължи оцветяването и има ли разлика в зависимост от пола. По време на 30 Българска антарктическа експедиция аз събрах проби, за да изследвам вида защитни пигменти в тези сладководни безгръбначни. Доц. Д-р Загорчев от Биологическия Факултет  на Софийския Университет анализира тези проби и вече знаем техния вид.Това са каланоиди, а научното название на вида е BOECKELLA POPPEI.

Пробите ни позволиха сравнение на количеството на пигментите по пол и по възраст. Вече имаме доказателства, че майките се грижат за поколението си. Те извличат от храната оранжево-червен пигмент и го натрупват в яйцата. В тях установихме най-големи концентрации от това слънцезащитно вещество.

Предстои да потвърдим и откритите вече разлики в количеството оцветители: в по-плитките езера намерихме животни с повече пигменти. Обяснението е, че там рачетата произвеждат повече пигмент, тъй като заради плитките води, те не могат да се скрият далече, за да се защитят от UV радиацията във водния стълб – на повърхността на водата радиацията е най-силна.

Отговорът на този въпрос ще ни даде информация за еволюционните механизми на животните в тези екстремни условия.

Отговор 4: Предходни изследвания доказват, че UV радиацията е от значение и за отделянето на парникови газове от водните екосистеми. Евентуалното увеличаване на емисиите на СО₂, от своя страна, би довело до ускоряване темпа на нарастване на температурите, а това би било предпоставка за появата на нови езера. За първи път директно бяха измерени осветеността и потоците на СО₂ с автоматични сензори и датчици и в езера с различни дълбочина и характеристики. В 4 от изследваните 6 езера беше измерен и екосистемния метаболизъм.

Вече имаме добра новина: от 9 измервания, при 8 със сигурност беше отчетено поглъщане на СО₂ през деня,т.е. езерата допринасят за намаляването на количеството на въглероден диоксид в атмосферата.

Сега е важно в проучванията да включим нови езера, по възможност по-големи.По препоръка на проф. д-р Христо Пимпирев – директор на Националния център за полярни изследвания и директор на Българския антарктически институт, ако метеорологичните условия позволят, предвиждам посещение и на заливите Калета Аржентина и Лас Палмас, които се намират на остров Ливингстън.Интересно е да се измери какво се случва през тъмната част на денонощието, т.е. през февруари, в края на антарктическото лято, дали тогава езерата също ще поглъщат или пък ще излъчват въглероден диоксид.

Един хидробиолог обикновено работи с научна апаратура, но за изследванията ви на Антарктика използвате обикновени домакински легени. Колко легена ще занесете на остров Ливингстън?

На легените са пробиват малки дупки и към тях се прикрепят специални датчици, които събират данни. Миналия път взех четири легена с мен, като два ползвах през цялото време, но имах и два резервни. Очаквам геофизикът д-р Гергана Георгиева, която вече е в базата, да ми каже в какво състояние са легените ми, които оставих там. Ако всичко е наред, няма да нося легени, а ще ползвам тези от миналата експедиция.