Учёные определили приоритетные для охраны популяции пресноводной жемчужницы в России

Группа учёных-малакологов спрогнозировала динамику популяционно-генетической структуры краснокнижного пресноводного моллюска жемчужницы европейской (Margaritifera margaritifera) в России для различных сценариев глобального изменения климата. Материалом для моделирования процессов послужили микросателлитные маркеры.

 

Жемчужница обитает в реках и ручьях Европы от Пиренейского полуострова до регионов Северо-Запада РФ. Однако расселение популяций этого вида неравномерно, а продолжительность жизни особей сильно зависит от условий местообитаний. Так, в Португалии маргаритиферу можно встретить только в горных потоках, но не в равнинных водоёмах, как, например, в Фенноскандии. При этом жемчужницы в южных популяциях живут в три раза меньше, чем в северных, и отличаются от нордических родственников, доживающих до 180 лет, более мелкими размерами и более ярко выраженной выпуклостью створок раковин.

 

Учёные Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН, Карельского научного центра РАН (Петрозаводск) и Мюнхенского технического университета (Германия) оценили генетическое разнообразие и степень генетической уникальности 17 популяций из северо-восточной части ареала жемчужницы (Мурманская область, Республика Карелия, Архангельская и Ленинградская области).

 

Научная группа использовала метод анализа микросателлитов – коротких тандемных повторов в ядерной ДНК. Такая методика обеспечивает большее покрытие генома, чем при анализе участков отдельных генов. Кроме того микросателлиты отражают картину недавних трансформаций в геноме, произошедших в пределах последних 50 – 500 лет, что важно в контексте изучения микроэволюционных процессов в популяциях.

 

Вполне вероятно, что микросателлитные «метки» в генетической летописи этого уязвимого вида отражают и влияние глобального потепления, и усиливающееся антропогенное воздействие. Напомним, жемчужница является активным биофильтратором речной воды и индикатором её качества. 

 

Микросателлитный анализ показал, что наиболее высоким генетическим разнообразием отличаются северные популяции Кольского полуострова. Жемчужницы из рек Ленинградской и Архангельской областей имеют средний уровень этого параметра.

 

                         

 

Наиболее низкий уровень генетического разнообразия был выявлен у карельских жемчужниц. Однако здесь наблюдается довольно нестандартная картина: соседние популяции моллюсков, живущие в разных притоках одного озера, генетически отличаются друг от друга едва ли не сильнее, чем от популяций Кольского полуострова и Балтики. Иначе говоря, здесь нет чёткой связи генетической и географической дистанций.

 

– Высокое генетическое разнообразие говорит о том, что популяция, скорее всего, здорова и устойчива, а низкое – снижает её адаптационный потенциал, – обращает внимание участник исследовательской группы, ведущий научный сотрудник Лавёровского центра Илья Вихрев. – Оценка генетического разнообразия и генетической дифференциации (различий между популяциями) используется для выделения единиц охраны вида. Для достижения целей сохранения генофонда жемчужницы в России мы провели оценку генетической структуры с помощью метода байесовской кластеризации.

 

В итоге было выделено три генетических кластера, условно названных «Северный», «Карельский» и «Южный».  Научная группа спрогнозировала, как на кластерах скажутся вероятные климатические перестройки. Первый, умеренный, сценарий допускает повышение среднелетней температуры  на 2,3 °C к 2080-2100 годам. Второй, экстремальный, и, как отмечают учёные более вероятный, предполагает повышение среднелетних температур на 5 °C.

 

Моделирование показало однозначное снижение генетического разнообразия при обоих сценариях. Однако при втором сценарии этот процесс будет более выраженным и необратимым. По словам Ильи Вихрева, преобладающим станет  «Северный» кластер, распространённый на Кольском полуострове и в южной части Беломорья. Он также будет вытеснять специфический «Карельский» кластер. При этом популяции Балтийского моря, относящиеся преимущественно к «Южному» кластеру, сохранят и даже упрочат свою обособленность от других генетических кластеров при обоих климатических сценариях и станут носителем уникальных генетических вариантов.

 

Таким образом, учёные выделили три единицы охраны пресноводной жемчужницы в России: популяции Кольского полуострова, вносящие наибольший вклад в общее генетическое разнообразие вида; некоторые популяции центральной Карелии, находящиеся в угнетённом состоянии, причины которого нуждаются в подробном изучении; а также популяции Балтийского моря, которые несут уникальный генетический компонент, но с высокой вероятностью окажутся под наиболее сильным прессом климатических изменений.

 

– Жемчужница – биологический индикатор чистейших лососевых рек, на котором негативно отражается потепление, но, надо сказать, что изменения климата ещё не достигли того размаха, который был в прошлом. Период климатического оптимума голоцена, потепления, произошедшего около 4 – 5 тысяч лет назад, сказался  на холодолюбивой арктической биоте. Именно тогда, например, вымерла последняя популяция мамонтов на острове Врангеля. Жемчужница, видимо, была распространена шире, чем сейчас. И потепление в прошлом нанесло по ней очень сильный удар. Остались небольшие группировки в высокогорьях и на севере. То, что мы могли наблюдать до середины XX века, – это, скорее всего, был процесс восстановления её ареала. Теперь – тренд на потепление. И мы видим масштабное исчезновение этого холодолюбивого вида. Это общий тренд, касающийся биоты Арктики. Например, наблюдается процесс сокращения численности белых медведей. Поэтому жемчужница – лишь один из многих чувствительных индикаторов на основании которых можно делать прогнозы, – подытожил директор Лавёровского центра, чл-корр. РАН Иван Болотов.

 

Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Biodiversity and Conservation.

 

Фото Александра Петрова