Коллектив биологов Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П.Лавёрова Уральского отделения РАН (Архангельск) и Санкт-Петербургского государственного университета завершил основной этап масштабного проекта по изучению таксономии, разнообразия и биогеографии обитающих в высоких широтах пресноводных моллюсков – одной из самых слабоизученных групп животных в макрорегионе. Исследование охватывает циркумполярную глобальную зону Арктики: территории Евразии, Северной Америки, острова, расположенные в Северном Ледовитом океане и Северной Атлантике.
Научная команда приступила к реализации проекта около 10 лет назад. Образцы, прошедшие морфологический и генетический анализ, извлекались из озёр и рек в Арктической зоне РФ, в США, Канаде, Норвегии, особое внимание учёные уделили островным территориям (архипелаг Новая Земля, Исландия, Гренландия).
Подстраивают форму раковины
Как отмечает директор ФИЦКИА УрО РАН, член-корреспондент РАН Иван Болотов, присутствие популяций моллюсков на островах предполагает, что это либо реликтовые формы, сохранившиеся с древних времён, когда острова являлись частью того или иного континента, либо результат интродукции материковых видов по воздуху вместе с перелётными птицами. В целом, островным территориям свойственно низкое видовое разнообразие мягкотелых в силу суровых климатических условий, ограниченности типов водоёмов и их размеров.
Коллективу учёных удалось впервые составить отрецензированный полный список видов моллюсков, встречающихся на территории циркумполярной Арктической зоны. Вместе с тем исследователи выявили ряд интересных моментов. Например, анализ обнаруженных моллюсков подтвердил их предположение о том, что зона Берингии (древних сухопутных территорий между Северо-Востоком Азии и Северной Америкой) являлась мостом для переселения фауны, а не центром эндемизма, где происходила ускоренная эволюция и формировались особые виды, как гласит классическая гипотеза.
– Мы обнаружили североамериканские виды моллюсков у нас на Дальнем Востоке. И наоборот, уникальные виды, которые исследователи ранее находили в Северной Америке, как оказалось, распространены на территории Азии, – констатирует Иван Болотов. – Аналогичным образом сложилась ситуация в Гренландии, также считавшейся древним центром эндемизма. Наше исследование показало, что моллюски, заселившиеся в водоёмах Гренландии, попали туда с материковой части Северной Америки через Канадский Арктический архипелаг. Вероятно, с птицами. Гренландия – это, скорее, очаг морфологического разнообразия моллюсков.
К примеру, относящиеся к одному виду маленькие гастроподы-прудовики, которые были собраны как в крупных озёрах и реках, так и в небольших водоёмах Гренландии, отличаются высоким числом морфологических форм. Их раковины могут напоминать вытянутую коническую башню, а могут быть совершенно округлыми. Иначе говоря, разным типам водоёмов присущи моллюски с разными формами раковин.
– Ранее эти виды были описаны как разные, но мы выяснили, что всё это один вид с очень низким генетическим, но высоким морфологическим разнообразием, – продолжает учёный. – В генотипе этих моллюсков заложена способность к морфологической изменчивости: они могут приспосабливаться к разным водоёмам и подстраивать форму своей раковины под конкретные условия.
Вероятно, наибольшее воздействие на раковины оказывают волновой режим, меняющийся в зависимости от размера водоёмов, и течение. В крупных озёрах Гренландии заметен сильный прибой. Поэтому более устойчивые округлые раковины свойственны крупным водоёмам, где ощущается влияние прибоя. В небольших, медленно текущих водоёмах, где нет прибоя, раковины становятся более вытянутыми.
Учёные полагают, что моллюски заселились в водоёмы Гренландии после завершения последнего оледенения (15-20 тысяч лет назад), в современную тёплую эпоху голоцена (около 5-10 тысяч лет назад).
Живородящие «приспособленцы»
Примечательно, что на архипелаге Новая Земля были обнаружены два вида мелких пресноводных моллюсков из группы «горошинки» (размер раковин 2-3 мм), необычным образом приспособившихся к суровым северным условиям. Эти виды встречаются даже в промерзающих до дна озёрах, вскрывающихся ото льда буквально на месяц-полтора.
В жёстких условиях Арктики горошинки используют редко встречающийся у моллюсков механизм живорождения, свойственный, скорее, наземным видам. Обычно пресноводные моллюски появляются на свет в виде личинок (глохидий), но у арктических горошинок эмбрионы развиваются в специальных яйцевых сумках, а из раковины взрослой особи выходят уже сформировавшиеся маленькие особи.
Механизм живорождения горошинок, очевидно, связан с приспособлением к экстремально короткому сезону: размножение ускоряется, появляющиеся особи могут максимально быстро развиваться во взрослые организмы.
– Эти моллюски встречаются в очень мелководных термокарстовых озёрах глубиной до одного метра, – рассказывает Иван Болотов. – К примеру, озеро Тоинто на севере острова Вайгач имеет размеры около 5-6 км в поперечнике, но оно очень мелководное, фактически это большая лужа. С наступлением зимы вода в нём полностью промерзает, превращаясь в линзу льда. Тем не менее, моллюски там встречаются массово.
Учёные не обнаружили в Арктике подтверждённых эндемиков: все изученные виды встречаются также в бореальной области. В целом фауна моллюсков в Арктике насчитывает сравнительное невысокое число видов. Однако представители научной группы отмечают, что фауна многих крупных российских озёр (Таймыр, Эльгыгытгын и ряда других), как и водоёмы севера Канады (остров Виктория и Баффинова Земля) и Аляски пока изучены недостаточно основательно, поэтому исследования в рамках проекта будут продолжены.
