Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Marine Ecology Progress Series.
Некоторые виды живых организмов по внешним признакам не удается отличить друг от друга. Они оказываются настолько схожи, что определить, к какому именно виду относится та или иная особь, можно, лишь проанализировав последовательность ее ДНК. При этом среди таких видов могут быть организмы, выращиваемые для пищевой промышленности. Например, в морях Арктики обитает два вида мидий — Mytilus edulis и Mytilus trossulus. Они выращиваются в аквакультурах, но мясо Mytilus edulis содержит больше белка и витаминов. Поэтому необходимо различать эти виды, чтобы выращивать Mytilus edulis, обладающего более ценными пищевыми качествами. Однако на данный момент иного способа сделать это, кроме трудоемкого генетического анализа, нет.
Графический абстракт. Источник: Вадим Хайтов
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета с коллегами выяснили, что разделить мидий Mytilus edulis и Mytilus trossulus можно, используя экологические различия между ними. В течение летних месяцев 2011–2018 годов биологи собрали несколько тысяч особей мидий из 95 прибрежных участков в Кандалакшском заливе Белого моря и определили их вид. При этом исследователи опирались на признаки, которые с разной вероятностью проявлялись у особей двух видов, например на разное строение внутренней стороны раковины. Затем авторы оценили, в каких условиях обитает каждый из исследуемых видов, проанализировав соленость воды, тип грунта на дне, характеристики прибоя и близость к гаваням. Для анализа полученной базы данных исследователи использовали модель распределения видов — численный инструмент, позволяющий установить связь между распространенностью видов и условиями окружающей среды.
Поселение мидий на грунте и на фукоидах. Источник: Вадим Хайтов
Оказалось, что Mytilus edulis предпочитают селиться на грунте в местах, открытых для течений, в воде со средней для Белого моря соленостью (около 24 промилле — это примерно в 1,5 раза выше солености Черного моря) и вдали от портов и крупных рек. Мидии вида Mytilus trossulus, напротив, преимущественно обитали на заросшем водорослями дне, на участках, защищенных от прибоя, в воде с более низкой соленостью (около 15 промилле), вблизи портов и крупных рек. Таким образом, ученые нашли различия в экологических нишах двух видов промышленно значимых моллюсков.
— Мы впервые установили, что не существует единого «ведущего» фактора, определяющего распределение двух видов мидий, вопреки идее, которая доминировала в этой области со времен первых исследований в Балтике. В дальнейшем мы планируем изучить, как два вида мидий реагируют на стрессовые условия, например на антропогенное загрязнение в портах. Полученные результаты позволят точнее отслеживать уровень загрязненности воды в аквакультурах, — рассказал ведущий научный сотрудник, доцент кафедры зоологии беспозвоночных Санкт-Петербургского государственного университета Вадим Хайтов.
В исследовании также принимали участие сотрудники Кандалакшского государственного природного заповедника, Института цитологии РАН (Санкт-Петербург), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Мурманского арктического университета.
Установленные экологические различия между мидиями Mytilus edulis и Mytilus trossulus позволяют определить необходимые условия для их выращивания как объектов аквакультуры с учетом их физиологических особенностей и адаптации к разным характеристикам водной среды, рассказала «Известиям» главный научный сотрудник кафедры химии Мурманского арктического университета доктор химических наук, профессор, член экспертного совета РНФ Светлана Деркач.
— Проведенные биологические исследования двух видов мидий позволяют сформулировать рекомендации для выбора участков культивирования мидий, рассматривая их различные субстратные и температурные предпочтения, толерантность к значениям солености морской воды, а также уязвимость к внешним факторам. Следует учитывать, что при создании промышленных акваферм необходимо руководствоваться правовыми документами, регулирующими развитие аквакультуры в России и устанавливающими стандарты для соответствующей продукции. Вид мидий, планируемый к культивированию в промышленных масштабах, должен быть включен в перечень видов, разрешенных к выращиванию в нормальных морских водах, — рассказала специалист.
Ученые сделали важное и практико-ориентированное научное открытие, которое служит прекрасным примером того, как фундаментальная экология напрямую работает на прикладные задачи, такие как аквакультура и пищевая промышленность, так как долгое время промышленники выращивали мидий, не подозревая, что имеют дело с двумя разными биологическими видами, подчеркнула доцент департамента техносферной безопасности аграрно-технологического института РУДН Регина Гурина.
— Теперь, зная его экологические предпочтения, фермеры могут целенаправленно заселять свои хозяйства именно этим видом, оптимизировать место для ферм, выбирая участки с параметрами, где edulis будет иметь преимущество перед trossulus, снизить потери и увеличить урожайность, так как условия будут максимально соответствовать биологии целевого объекта, — сказал он.
Исследование позволяет решить загадку, которая долгое время была недостижима, мидии считались одним видом (M. edulis), но у ученых возникали вопросы: почему особи из разных регионов существенно различаются по физиологии, устойчивости к заболеваниям, предпочитаемой солености воды и другим признакам, хотя выглядят почти одинаково, подчеркнул руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet (Фуднет) НТИ Сергей Косогор.
— Мидии используются в марикультуре, но их рост, выживаемость, качество мяса могут различаться. Анализ на основе исследований, мониторинг состояния экосистем и биоразнообразия, точная идентификация того, как каждый вид реагирует на загрязнение, изменение климата и другие антропогенные воздействия, позволят сохранить экономический интерес к их производству, — сказал он.
Кроме того, мидии являются основными организмами-обрастателями, которые массово поселяются на корпусах судов, гидротехнических сооружениях, что приводит к огромным экономическим потерям. Знание точных условий обитания каждого вида поможет предсказать, где и с какой интенсивностью будет происходить обрастание и как эффективно можно этому противостоять, отметил эксперт.
