Пастка з киснем і світлом, що знижується: як життя процвітає в замерзлому озері

Жити в озері навіть у теплу пору року може бути складним завданням, проте з настанням зими з'являється ще одна суттєва перешкода — лід. Коли поверхня водойми замерзає, світло та кисень раптово стають надзвичайно обмеженими. Це могло б стати потенційною загрозою, однак, на щастя, мешканці озер освоїли кілька крутих способів виживання, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Метаболічні зміни

Коли справа стосується зимових місяців, риби виявилися трохи схожими на людей: вони стають менш активними. Річ у тім, що вони є холоднокровними, а тому їхній метаболізм сповільнюється, коли температура озера стає нижчою.

Дослідники виявили, що морським мешканцям також допомагає шар льоду на поверхні водойми, що забезпечує деяку ізоляцію. Коли озеро замерзає, відносно тепла вода під льодом стає щільною, а тому опускається на дно, де риби затишно влаштовуються разом, щоб пережити зиму. До слова, деякі види, наприклад, бички, здатні зариватися в м'які відкладення і впадати в стан сплячки: їхнє серцебиття знижується, як і потреби у воді, їжі та кисні, бо вони мало рухаються.

Зазначимо, що таку поведінку також демонструють тварини, що мешкають на поверхні — вони використовують схожі стратегії, щоб пережити зиму.

Вбудований антифриз

Однак у замерзлих озерах мешкає не тільки риба, а й місцеві комахи, які також володіють неймовірними способами виживання навіть за найнижчих температур.

Дослідження вчених показали, що в клітинах деяких комах міститься щось, схоже на "природний антифриз": цей кріозахисний засіб виготовлено зі спеціалізованих вуглеводів, що знижують температуру замерзання тілесних рідин. Цей механізм запобігає виникненню кристалів льоду, які в іншому разі могли б призвести до вибуху клітин комах.

Інші ж комахи, такі як личинки бабок і човнярі, виробляють білки, що допомагають контролювати процес замерзання. Це допомагає їм запобігти пошкодженню клітин кристалами льоду коштом сублімаційного сушіння.

Чи потрібно озерам замерзати

Вчені наполягають, що процес замерзання озера насправді є надзвичайно важливим. Вода у водоймі, також відома як оборот озера, буквально перевертається з ніг на голову, при цьому поверхневий шар стає найтеплішим влітку і найхолоднішим взимку. Попередні дослідження вже показали, що цей процес надзвичайно важливий для розподілу кисню у водах озера, необхідного для процвітання життя.

Однак у момент замерзання озера ситуація нагадує "кліше з фільмів про виживання": кисень обмежений і постійно виснажується. Ситуацію міг би виправити фітопланктон, що поглинає вуглекислий газ і виробляє кисень, проте йому потрібне світло, а в замерзлому озері його також недостатньо.

Простими словами, процес замерзання озера надзвичайно важливий, однак, якщо воно залишатиметься замороженим занадто довго, все живе в ньому почне вмирати від нестачі кисню. З огляду на кліматичну кризу, що нависла над планетою, озера, ймовірно, не залишатимуться замороженими занадто довго, а деякі з них і зовсім перестануть замерзати. Це могло б здатися позитивним моментом, однак, вчені вважають, така ситуація може порушити обмін речовин водойми, а це вплине на кількість кисню і поживних речовин.

Раніше Фокус писав про те, як алігатори переживають холоди, сидячи в повністю замерзлому озері.