Примечание редактора: эта история была обновлена в 11:20 E.D.T. в пятницу 17 мая
Превращение легких частиц в визуальную информацию - тяжелая работа, и ваше тело полагается на кислород, чтобы выполнить работу. Это верно, если вы идете по земле на двух конечностях или плаваете по морю с восемью.
Фактически, согласно недавнему исследованию в Журнале экспериментальной биологии, количество кислорода, доступного морским беспозвоночным, таким как кальмары, крабы и осьминоги, может быть гораздо более важным для их зрения, чем считалось ранее. В исследовании, опубликованном в сети 24 апреля, исследователи наблюдали значительное снижение активности сетчатки у четырех видов морских личинок (двух крабов, осьминога и кальмара), когда животные подвергались воздействию среды с пониженным содержанием кислорода в течение всего лишь 30 минут.
Для некоторых видов даже незначительное падение уровня кислорода привело к почти немедленной потере зрения, что в конечном итоге привело к почти полной слепоте, прежде чем кислород снова начал подниматься.
Согласно ведущему автору исследования Лилиан Маккормик, докторантуре в Институте океанографии им. Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, некоторые виды нарушений зрения могут быть повседневной реальностью для этих видов, которые мигрируют между сильно насыщенной кислородом поверхностью океана и его гипоксической (с низким содержанием кислорода) глубины во время ежедневного кормления. А поскольку уровень кислорода в океане продолжает падать по всему земному шару, отчасти из-за изменения климата, риски для этих существ могут усилиться.
«Я обеспокоен тем, что изменение климата усугубит эту проблему, - сказал Маккормик в интервью Live Science, - и что ухудшение зрения может происходить чаще в море».
Ткнуть головоногим в глаз
Для нового исследования Маккормик и ее команда исследовали рынок кальмаров (Doryteuthis opalescens), двухточечный осьминог (Осьминог bimaculatus), тунец краб (Плевроны плевронкодов) и изящный каменный краб (Metacarcinus gracilis). Все эти виды обитают в Тихом океане у южной части Калифорнии, и все они заняты ежедневным погружением, известным как вертикальная миграция. Ночью они плавают у поверхности, чтобы питаться; днем они спускаются на большие глубины, чтобы спрятаться от солнца (и голодных хищников, которых он приносит).
Поскольку эти существа мигрируют вверх и вниз по толще воды, доступность кислорода резко меняется. Океан изобилует кислородом у поверхности, где встречаются воздух и вода, и значительно менее насыщен кислородом на высоте 165 футов (50 метров) ниже поверхности, где многие ракообразные и головоногие прячутся в течение дня.
Чтобы выяснить, влияют ли эти ежедневные колебания кислорода на зрение животных, Маккормик прикрепил маленькие электроды к глазам каждой из своих тестовых личинок, ни один из которых не имел длину более 0,15 дюйма (4 миллиметра). Эти электроды регистрировали электрическую активность в глазах каждой личинки, когда сетчатки реагировали на свет - «вроде как ЭКГ, но для ваших глаз, а не для сердца», сказал Маккормик.
Затем каждую личинку помещали в резервуар с водой и заставляли смотреть на яркий свет, в то время как уровень кислорода в воде постоянно снижался. Уровни упали со 100% насыщения воздуха, уровня кислорода, который вы ожидаете найти на поверхности океана, до примерно 20% насыщения, что ниже, чем они испытывают в настоящее время. После 30 минут этого состояния с низким содержанием кислорода уровни кислорода были повышены до 100%.
В то время как каждый из четырех видов проявлял немного различную толерантность, все четыре человека сильно пострадали от зрения при воздействии среды с низким содержанием кислорода. В целом, активность сетчатки каждой личинки упала между 60% и 100% в условиях низкого содержания кислорода. Некоторые виды, особенно рыночный кальмар и каменный краб, оказались настолько чувствительными, что начали терять зрение, как только исследователи начали уменьшать содержание кислорода в аквариуме.
«К тому времени, когда я достиг самого низкого уровня кислорода, эти животные были почти ослеплены», сказал Маккормик.
Хорошей новостью является то, что потеря зрения не была постоянной. В течение примерно часа после возвращения в полностью насыщенную кислородную среду все личинки восстановили, по крайней мере, 60% своего зрения, а некоторые виды возвращаются к 100% функциональности.
Слепой в воде
Вполне вероятно, что из-за того, что в Тихоокеанском регионе, естественно, наблюдается много условий с низким содержанием кислорода возле Южной Калифорнии, эти высокочувствительные виды сталкиваются с некоторыми формами нарушений зрения каждый день, сказал Маккормик. (Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, чтобы знать наверняка.) Надеюсь, добавил Маккормик, эти подверженные риску виды естественным образом развивают поведение избегания, поэтому они плавают в более богатых кислородом частях океана, когда начинается серьезное нарушение зрения.
Однако, по словам Маккормика, быстрая дезоксигенация, вызванная изменением климата, может затруднить адаптацию этих видов. Согласно исследованию, проведенному в 2017 году в журнале «Природа», общий уровень кислорода в океане за последние 50 лет снизился на 2% в глобальном масштабе, и, согласно прогнозам, к 2100 году он снизится еще на 7%. Природы обнаружили, что потери, особенно в верхних частях океана, где личинки, которых изучал МакКромик, проводят большую часть своей жизни.
Это вызванное потеплением дезоксигенация - в сочетании с природными силами, такими как ветер и водная циркуляция, которые делают уровни кислорода у поверхности непоследовательными в регионе - может привести к тому, что более уязвимые существа теряют зрение, когда им это нужно больше всего. По словам Маккормика, животные из группы риска могут стать менее эффективными в поисках пищи вблизи поверхности и могут пропустить едва различимые признаки хищников. Это мрачная возможность - однако, необходимы дополнительные исследования, чтобы определить количество потери зрения, связанной с кислородом, которая действительно требуется, чтобы эти существа совершили потенциально вредные ошибки.
«Если я вынимаю свои контактные линзы дома и хожу вокруг, я, возможно, поцарапаю палец ноги, но я справлюсь», - сказал Маккормик. «Следующий вопрос: сколько поражений сетчатки равно изменению зрительного поведения?»
Примечание редактора: эта история была обновлена, чтобы исправить измерение личинок. Они меньше, чем 0,15 дюйма, а не 1,5 дюйма, длинные. История также была обновлена, чтобы отметить, что морские беспозвоночные обычно не испытывают 20% насыщения кислородом в их обычной среде.
