螃蟹種群數(shù)量正在銳減，海洋酸化或是重要原因

甲殼類動物的嗅覺是其在水生環(huán)境中生活和交流的基礎(chǔ)，更廣泛地說，是其個體和種群生存的基礎(chǔ)。然而，二氧化碳升高導(dǎo)致的海洋酸化加速威脅到螃蟹探測和響應(yīng)重要嗅覺相關(guān)線索的能力。

近日，多倫多大學(xué)斯卡伯勒分校一項發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）的新研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化正在導(dǎo)致一種具有重要商業(yè)價值的海蟹失去嗅覺。研究證明了在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)上重要的首長黃道蟹(Metacarcinus magister)在暴露于近期的二氧化碳水平時，對食物的嗅覺相關(guān)的觸角彈動反應(yīng)減少。在這種行為改變的基礎(chǔ)上，在暴露于二氧化碳濃度升高時，他們對食物線索的嗅覺神經(jīng)敏感性降低。該研究首次提供了高二氧化碳水平對海蟹生物組織多個層面影響的證據(jù)，將生理和細(xì)胞變化與整個動物的行為反應(yīng)聯(lián)系起來。

圖源:《全球變化生物學(xué)》(2023)。DOI: 10.1111 / gcb.16738

這項針對首長黃道蟹（俗稱珍寶蟹，Dungeness Crab）的研究發(fā)現(xiàn)，海洋酸化導(dǎo)致它們的嗅覺降低，影響了它們探測食物氣味的能力，甚至減少了它們負(fù)責(zé)嗅覺的感覺神經(jīng)的活動。斯卡伯勒大學(xué)生物科學(xué)系研究人員表示，“這是第一個研究海洋酸化對螃蟹嗅覺的生理影響的研究?！?/p>

海洋酸化是地球海洋因吸收大氣中越來越多的二氧化碳的結(jié)果。這是燃燒化石燃料和碳污染的直接后果，已有多項研究表明它對海洋野生動物的行為產(chǎn)生了影響。

珍寶蟹是一種重要的經(jīng)濟(jì)物種，分布于從加利福尼亞延伸到阿拉斯加的太平洋海岸。它們是最受歡迎的食用螃蟹之一，2019年它們的漁業(yè)價值超過2.5億美元。

研究人員解釋說，像大多數(shù)螃蟹一樣，珍寶蟹的視力很差，所以它們的嗅覺在尋找食物、配偶、合適的棲息地和躲避捕食者方面至關(guān)重要。它們通過一個被稱為“彈動”的過程來進(jìn)行嗅探，在這個過程中，它們彈動觸角來探測氣味。負(fù)責(zé)嗅覺的微小神經(jīng)元位于觸角內(nèi)，觸角向大腦發(fā)送電信號。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)珍寶蟹暴露在海洋酸化環(huán)境中時，觸角彈動的次數(shù)減少了，而且的感覺神經(jīng)元對氣味的反應(yīng)減少了50%。

“當(dāng)珍寶蟹探測到它們感興趣的氣味時，觸角的輕彈會增加，但如果螃蟹是暴露于海洋酸化的環(huán)境中，氣味的濃度必須提高10倍，才能看到觸角輕彈增加?！?/p>

海洋酸化似乎正在影響螃蟹的嗅覺，這里有幾個潛在的原因。赫爾大學(xué)的其他研究表明，海洋酸化會破壞氣味分子，從而影響它們與螃蟹等海洋動物的嗅覺受體的結(jié)合方式。

研究人員對螃蟹感覺神經(jīng)元的電活動進(jìn)行了測試，以確定它們對氣味的反應(yīng)較差。研究還發(fā)現(xiàn)，珍寶蟹的嗅覺受體變少了，感覺神經(jīng)元的體積也縮小了25%。

“這些細(xì)胞是活躍的細(xì)胞，如果它們沒有探測到氣味，也就在不工作的時間它們可能會縮小以節(jié)省能量。它就像肌肉一樣，如果你不使用它就會縮小?！?/p>

研究表明，對食物探測的減少可能會對經(jīng)濟(jì)上重要的其他螃蟹物種也產(chǎn)生影響，比如阿拉斯加帝王蟹和雪蟹，因為它們的嗅覺功能相同。

“失去嗅覺似乎與氣候有關(guān)，所以這可能部分解釋了螃蟹數(shù)量下降的原因。而且如果找不到食物，雌性螃蟹就沒有足夠的能量來產(chǎn)卵?！?研究人員說。

參考文獻(xiàn)：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16738

2. https://phys.org/news/2023-05-crab-populations-important.html

3. Citation：Andrea Durant et al, Ocean acidification alters foraging behaviour in Dungeness crab through impairment of the olfactory pathway.Global Change Biology (2023). DOI: 10.1111/gcb.16738. onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16738

編譯：Sara

審核：Daisy

編輯：Tommy