来自北极圈内的蜗牛:圣大科学家进行130年来首次北极软体动物普查
圣大无脊椎动物宏观生态学与生物地理学实验室的工作人员根据先前发表的数据以及自身研究,评估了北极地区淡水软体动物的物种多样性。科学家们总共查出104种生活在北极圈以北水域中的无脊椎动物。雌雄同体现象,能够忍受结冰,与鸟类的“友谊”都有助于软体动物在极北地区生存。
研究结果发表在《水生生物学》杂志上。
科学家编制的物种名录反映了上述问题的所有现存信息,包括作者群体首次发现的信息。上一份类似的名录于1887年在瑞典发布,如今已严重过时。
研究结果表明,全球有不到2%的淡水软体动物成功进入了北极。由于北极地区的特殊自然条件,蜗牛和双壳软体动物的物种多样性可谓贫瘠。在对北极软体动物物种进行生物学和生态学分析之后,科学家们提出了哪些生物学特征可以帮助这些无脊椎动物进入北极圈并生存下来。
“首先是雌雄同体现象,由于雌雄同体现象的存在,生物个体在其物种数量有限的情况下可以与种群的任何成员交配(之外许多北极软体动物还能够自我受精)。另一个有益的特点——是能够随空气迁徙,例如与鸟类一起。此外,软体动物的生命周期较短,有助于迅速繁殖,并在北方水体中形成可存活的种群。值得单独强调的是,这些无脊椎动物能够在冰冻中维持生命。这些生物学特征的结合显然是软体动物进入北极的‘入场券’,从而使它们能够通过栖息地的无形筛选,”圣大无脊椎动物宏观生态学和生物地理学实验室负责人马克西姆·维纳尔斯基(Максим Винарский)说。
水球蚬属的淡水双壳软体动物可以附着在水生昆虫的腿上。
遗传学和生物地理学分析表明,在环北极地带不存在地方特有种,即仅在北极地区生活的物种。事实证明,在上述领域繁衍的所有淡水软体动物都是来自低纬度地区的外来物种。早在2017年,圣大教授马克西姆·维纳尔斯基与应用生态系高级研究员伊万·涅哈耶夫(Иван Нехаев)就在格陵兰岛得出了同样的结论,如今该结论已经拓展到整个北极地区。科学家们认为,北极没有特有种软体动物,是由于该地区的地质年份较为年轻,相对较晚才摆脱了冰川。
生物学家们还比较了北极各个子区域的物种丰富度:欧洲极圈地区、西伯利亚的最北端、白令海和北美。事实证明,最丰富的物种多样性出现在西伯利亚——上述104个物种中有57种生活在这里。北美极地拥有最贫瘠的软体动物区系,仅发现39种淡水软体动物物种。这种差异无法用对北美软体动物的研究不足来解释,后者已经进行了200余年。
往年的北极大陆软体动物的研究人员。上排:比尔吉特·埃斯马克(Биргит Эсмарк)和威廉·达尔(Уильям Далл)。下排:亚历山大·米登多夫(Александр Миддендорф)和卡尔·韦斯特伦德(Карл Вестерлюнд)。
科学家们单独考察了北极和亚北极的地热生态系统,后者被认为是冰河时代软体动物的潜在避难所。北极地区的大多数水体的水热状况主要取决于季节的温度变化,地热泉则不同,后者全年保持较高的水温(超过20摄氏度)。大多数淡水蜗牛和双壳动物在这种极端条件下无法生存,但是我校生物学家发现,至少有5种肺螺亚纲(肺腹足纲蜗牛)能够在进入地热泉后克服热冲击,并在其中形成稳定的种群。
尽管整个北极生物群落事实上非常容易受到全球变化和人类干预的影响,但迄今为止,名录上只有三种软体动物获得了国际保护地位:Margaritifera margaritifera(淡水珍珠贝)、Euglesa hinzi和Valvata mergella。大多数北极物种属于广泛分布存在的五种。但根据圣大生物学家们的说法,这并不意味着这些物种不需要受到保护。全球气候变化以及对北极地区的积极经济开发,正在导致淡水生态系统退化。
“由于气候变暖,过去栖息在更温和环境中的动物物种正在侵入北极地区。已经得出的结论是,由于全球气候变化,至少有三种蜗牛和双壳动物会将其栖息地向北扩展。这可能会对本地生态系统产生不可预估的影响,例如导致当地软体动物物种拥挤。还有可能导致寄生虫病发生地向北迁移,这些寄生虫病的中间宿主可以是多种淡水软体动物。到目前为止,外来软体动物对北极淡水群落的影响很小,但这种情况在未来几十年内可能会改变,”马克西姆·维纳尔斯基说。
此项研究得到了俄罗斯科学基金会的资助(项目编号19-14-00066)。