Исследователи и сотрудники Вашингтонского университета обнаружили, что тот же принцип применим к морским видам в условиях глобального потепления. Более теплая вода ускоряет метаболическую потребность животных в кислороде, что также происходит во время упражнений, но более теплая вода будет содержать меньше кислорода, необходимого для подпитки их тел, подобно тому, что происходит на больших высотах.
Исследование, опубликованное 5 июня в Science, показывает, что эти изменения будут действовать вместе, чтобы оттолкнуть морских животных от экватора.
Около двух третей респираторного стресса из-за изменения климата вызвано более высокими температурами, а остальная часть вызвана тем, что более теплая вода содержит меньше растворенных газов.
«Если ваш метаболизм повышается, вам нужно больше еды и больше кислорода», — сказал ведущий автор Кертис Дойч, доцент океанографии из Университета штата Вашингтон. "Это означает, что водные животные могут испытывать кислородный голод в более теплом будущем, даже если кислород не изменится. Мы знаем, что уровень кислорода в океане сейчас снижается и будет еще больше уменьшаться с потеплением климата."
Исследование было сосредоточено на четырех видах атлантического океана, температура и потребности которых в кислороде хорошо известны из лабораторных тестов: атлантическая треска, обитающая в открытом океане; Атлантический краб, обитающий в прибрежных водах; острые морды морского леща, обитающего в субтропических районах Атлантического и Средиземного морей; и обыкновенный бельдюг, донная рыба, обитающая на мелководье в высоких северных широтах.
Дойч использовал климатические модели, чтобы увидеть, как прогнозируемые уровни температуры и кислорода к 2100 году из-за изменения климата повлияют на способность этих четырех видов удовлетворять свои будущие потребности в энергии. Если текущие выбросы продолжатся, то, по прогнозам, к концу этого столетия приповерхностный океан нагреется на несколько градусов по Цельсию.
Морская вода при такой температуре будет содержать на 5-10 процентов меньше кислорода, чем сейчас.
Результаты показывают, что будущая среда обитания каменного краба будет ограничена мелководьем, охватывающим более насыщенную кислородом поверхность.
Для всех четырех видов экваториальная часть ареала станет непригодной для проживания, потому что пиковая потребность в кислороде станет больше, чем предложение. Жизнеспособные среды обитания сместятся от экватора, сместив от 14 до 26 процентов текущих диапазонов.
Эти четыре животных были выбраны потому, что влияние кислорода и температуры на их метаболизм хорошо известно, а также потому, что они живут в разных средах обитания. Авторы считают, что результаты актуальны для всех морских видов, которые полагаются на водный кислород в качестве источника энергии.
«Атлантический океан относительно хорошо насыщен кислородом», — сказал Дойч. "Если в морской среде обитания в Атлантическом океане есть ограничение по кислороду, то оно должно быть везде."
Климатические модели предсказывают, что относительно низкий уровень кислорода в северной части Тихого океана будет снижаться еще больше, что сделает его наиболее уязвимой частью океана с точки зрения потери среды обитания.
«Для водных животных, которые дышат водой, повышение температуры создает реальную проблему: ограниченное снабжение кислородом по сравнению с повышенным спросом», — сказал соавтор Раймонд Хьюи, профессор биологии из Университета штата Вашингтон, изучавший метаболизм у наземных животных и людей-альпинистов.
«Этот простой метаболический индекс, кажется, коррелирует с текущим распределением морских организмов, — сказал он, — а это означает, что он дает вам возможность предсказать, как пределы диапазона будут сдвигаться с потеплением."
Раньше морские ученые больше думали о кислороде с точки зрения экстремальных явлений, которые могут вызвать региональную гибель морских животных, также известных как мертвые зоны.
«Мы обнаружили, что кислород также является повседневным ограничением того, где будут жить виды, за исключением этих экстремальных явлений», — сказал Дойч. "Диапазоны изменятся и по другим причинам, но я думаю, что эффект, который мы описываем, будет частью того, что будет подталкивать виды в будущем."