Energy metabolism of Mytilus galloprovincialis under low seawater pH

Abstract

The problem of acidification of the World Ocean and predicting the consequences for its inhabitants is becoming more and more relevant every year. The effect of short-term pH fluctuations in coastal ecosystems on the physiology of calcifying organisms—bivalves—remains poorly understood. The energy metabolism of the Black Sea mussel Mytilus galloprovincialis was investigated for the marine environment in a wide pH range, from 8.2 to 6.65. Lowering the pH to 7.0–7.5 led to a 20–25 % reduction in oxygen consumption by molluscs. At lower pH (6.54–6.7), aerobic respiration sharply decreased by 85– 90 %, down to the minimum values (2.12–2.62 μgO2/g dry/h), and the organisms transitioned to anaerobic metabolism. The metabolic response of the mussels subjected to short-term pH changes (8.2→6.65→7.2) has been investigated. The oxygen consumption of molluscs exposed at the same pH of 7.2 depended on the direction of the change in pH. Thus, in the case of pH 6.65→7.2, the respiration intensity was 30 % higher compared to the values obtained under the acidification pH 8.2→7.2. The Black Sea mussel M. galloprovincialis is shown to have the capacity for survival in the marine environment characterized by the rapid fluctuations in pH that occur during the upwelling events in the coastal areas of the Black Sea.

Проблема закисления Мирового океана и прогнозирования последствий для его обитателей с каждым годом становится все более актуальной. Остается малоизученным влияние краткосрочных колебаний pH в прибрежных экосистемах на физиологию кальцифицирующих организмов — двустворчатых моллюсков. Исследовали уровень энергетического метаболизма черноморской мидии Mytilus galloprovincialis в широком диапазоне рН морской среды, от 8,2 до 6,65. Понижение рН до 7,0–7,5 единиц привело к сокращению потребления кислорода моллюсками на 20–25 %. При более низких рН (6,54–6,7 ед.) аэробное дыхание резко уменьшалось на 85–90 % вплоть до минимальных значений (2,12–2,62 мкгО2/г сух/ч), и организмы переходили на анаэробный тип обмена. Исследовали метаболический отклик мидий в условиях краткосрочно меняющегося рН (8,2→6,65→7,2). Потребление кислорода моллюсками при одном и том же рН 7,2 зависело от направленности изменения рН морской среды. Так, при смене рН 6,65→7,2 интенсивность дыхания была на 30 % больше по сравнению со значениями, полученными при закислении рН 8,2→7,2. Показан потенциал выживаемости черноморских мидий M. galloprovincialis при быстрых колебаниях рН морской среды, возникающих при явлениях апвеллинга в прибрежных районах Черного моря.