ПРУДОВИКИ-ЭКСТРЕМАЛЫ

Пресноводные улитки-прудовики занимают достаточно широкую экологическую нишу. Они питаются как живыми растениями, так и разлагающейся органикой (детритом), обеспечивая илообразование в водоемах, и сами служат кормовой базой для рыб и птиц. Это очень распространенное семейство, встречающееся от высоких широт до экватора.

В условиях умеренной зоны зимой в замерзающем водоеме моллюски погружаются в спячку. Однако геотермальные источники — своеобразная природная среда, для которой характерны круглогодичная высокая температура (может достигать +100 °C, прудовики способны выживать при температуре до +40 °C), высокий уровень минерализации воды и дефицит кислорода. Моллюски в такой среде остаются активными круглый год и могут размножаться во все сезоны. В подобных местообитаниях снижено «давление» хищников и конкурентов, что также создает серьезное экологическое преимущество. Но чтобы существовать в таких специфических условиях, живой организм должен выработать определенные адаптации.

— Брюхоногие моллюски — одна из групп беспозвоночных, которая наиболее активно проникает в горячие источники. Популяции прудовиков из термальных источников некоторые ученые описывали как особые виды, живущие только в конкретном водоеме. Но все же было непонятно — уникальные ли это виды или нет. И к тому же термальные популяции обычно невелики по сравнению с популяциями моллюсков, живущих в обычной среде обитания — в зональных температурных условиях, — отмечает директор Лаверовского центра, член-корреспондент Иван Болотов. 

Ученые обратили внимание на морфологические закономерности: прудовики из термальных источников значительно миниатюрнее «соседей» из зональных водоемов, но формы раковин у тех и других одинаковые.

— Мы статистически изучили размеры, пропорции, формы раковин для того, чтобы понять, меняется ли внешний облик моллюсков, когда они попадают в термальные источники, и сравнивали с теми, что наблюдаются в «нормальных» популяциях тех же самых видов. У шести исследованных термальных видов произошло уменьшение размеров: по сравнению с обычными они стали карликовыми, — сообщил заведующий лабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ Максим Винарский.  

Генетический анализ моллюсков из разных географических зон продемонстрировал родство особей из термальных источников и зональных водоемов. Впрочем, у прудовиков, заселившихся в «термы», наблюдаются генетические изменения, выраженные в накоплении небольшого числа уникальных нуклеотидных замен. 

— Особи прудовиков отсеиваются адаптационным ситом. Моллюски, попадая в термальный источник, начинают медленно к нему приспосабливаться, но не вся популяция, а только особи, способные комфортно себя чувствовать в экстремальных условиях. Начинается генетический отбор по способности выживания в новых условиях. Выжившие особи дают всплеск численности, — подчеркивает ведущий научный сотрудник Лаверовского центра Александр Кондаков.

Вспышки размножения отчасти объясняются репродуктивными особенностями прудовиков: они являются гермафродитами и не нуждаются в поиске полового партнера для размножения. Но это не единственное объяснение. Ученые длительное время вели наблюдения за популяциями на Пым-Ва-Шоре, а также провели эксперимент по выращиванию аквакультуры в лабораторных условиях с параметрами среды, максимально близкими к термальным.   

— Мы заметили закономерность: если в зональных водоемах моллюски живут два года, то термальные — полгода—год. Через полгода они достигают репродуктивного возраста, не успевая вырасти до стандартных размеров. Круглогодичный цикл без спячки помогает им размножаться быстрее. Но с них взимается своего рода эволюционная «плата»: у моллюсков ускоряется жизненный цикл и они меньше живут, — объясняет ведущий научный сотрудник Лаверовского центра Ольга Аксенова. 

Датировка раковин из травертиновых отложений Пым-Ва-Шора показала, что время вселения и адаптации видов составило около 2,5–3 тысяч лет. В этот период моллюски неоднократно заселялись из зональных вод в термальные.

При этом исследователи акцентируют внимание: в термальных источниках обитают не подвиды и не особые виды прудовиков, а экологические расы.

— Это особые внутривидовые образования, возникающие везде, где складываются подходящие условия для жизни. Ареал у прудовиков может быть очень широким, но эти карликовые расы возникают «пятнами» — там, где есть термальные источники. Мы называем эти расы экологическими — потому что их формирование обусловлено специфической средой обитания. И если подвид — это понятие географическое, то здесь мы имеем дело с проявлениями параллельной эволюции, — резюмирует Максим Винарский.

Исследования были поддержаны Российским научным фондом (проекты № 19-14-00066/P и 21-74-10155). Результаты исследования опубликованы в высокоимпактовом научном журнале https://www.mdpi.com/1424-2818/15/4/548