Setiap musim semi, udang muda di Laut Mediterania beralih dari jantan ke betina — tahap penting dalam perkembangan reproduksinya. Perubahan ini terjadi karena berlimpahnya jenis mikroalga tertentu yang terkadang diandalkan oleh udang berwarna hijau neon untuk kelangsungan hidup spesies mereka. Namun, ketika pengasaman laut meningkat, itu dapat mengubah susunan kimiawi mikroalga, yang berpotensi menghambat kemajuan reproduksi udang dan mengancam keberadaan mereka, para peneliti melaporkan minggu ini di PLOS ONE .
Udang, Hippolyte inermis Leach, makan pada jenis mikroalga tertentu yang disebut Cocconeis scutellum parva, yang tumbuh subur di padang lamun Laut Mediterania, termasuk ventilasi yang diasamkan di Teluk Napoli. Memakan mikroalga mengatur siklus reproduksi udang.
Para ilmuwan telah terpesona oleh perkembangan seksual udang kecil yang aneh ini selama bertahun-tahun. Walaupun Hippolyte inermis dianggap sebagai hermafrodit seperti banyak krustasea lainnya, tidak lazim karena ia cepat bertransisi dari jantan ke betina tanpa pernah melewati tahap peralihan dengan atribut keduanya. Sistem pembalikan jenis kelamin ini memiliki dua musim reproduksi yang berbeda. Selama musim gugur ketika mikroalga Cocconeis langka, sebagian besar udang yang baru lahir dilahirkan jantan. Setelah musim semi, gonad jantan mereka menua dan turun dalam satu mol dan ovarium berkembang.
Tetapi udang yang lebih muda yang dilahirkan di musim semi ketika mikroalga berlimpah dapat berkembang dengan cepat menjadi betina dengan melakukan pembalikan jenis kelamin yang lebih cepat. Studi sebelumnya menunjukkan Cocconeis bertanggung jawab atas perubahan cepat ini. Dengan melepaskan senyawa yang masih belum diketahui saat dimakan, Cocconeis membunuh sel-sel di kelenjar seks pria udang, menyebabkannya untuk transisi sebelum waktunya. Pergantian musim semi ini membantu mengembalikan keseimbangan setelah populasi terpukul di musim dingin ketika predator, seperti black scorpionfish, melahap udang.
Penulis utama studi, Mirko Mutalipassi, seorang ahli bioteknologi kelautan di Stazione Zoologica Anton Dohrn di Naples, menekankan bahwa ketergantungan udang pada mikroalga begitu kuat sehingga pertumbuhan populasi mereka selaras dengan perkembangan mikroalga.
“Ini sangat penting untuk udang ini, ” kata Mutalipassi. "Ini adalah faktor penstabil bagi populasi alami mereka, karena memungkinkan udang kemampuan untuk menghasilkan banyak telur dan menghindari kehancuran karena pemangsaan."
Kehadiran hubungan hewan-tumbuhan yang kuat dalam kondisi asam menginspirasi Mutalipassi untuk menggunakannya sebagai alat untuk mempelajari bagaimana peningkatan pengasaman laut akan berdampak pada ekosistem ini. "Saya benar-benar terpesona oleh ko-evolusi, baik dari sudut pandang fisiologis dan sudut pandang molekuler, " katanya. “Ini adalah cara yang sangat menarik untuk melihat bagaimana dua organisme berinteraksi satu sama lain. Ini juga merupakan model yang baik untuk mempelajari efek perubahan global pada mikroalga dan invertebrata. "
Mutalipassi dan rekan penulisnya Valerio Zupo dan Valerio Mazzella, keduanya peneliti di Stazione Zoologica, menggunakan populasi udang sebagai penyelidikan untuk melihat apa yang terjadi pada komposisi kimia mikroalga saat laut menjadi lebih asam. Tim peneliti menumbuhkan Cocconeis pada dua tingkat keasaman yang berbeda: satu pada kondisi saat ini, dan satu berdasarkan prediksi kenaikan keasaman lautan pada abad berikutnya seiring meningkatnya kadar karbon dioksida. Setelah itu, mereka memberi makan udang baru lahir salah satu dari dua kelompok mikroalga dan mengamati apakah mereka memiliki jumlah betina yang berbeda, yang akan menunjukkan perubahan dalam senyawa mikroalga yang mendorong perkembangan udang.
Hasil tim mengejutkan. Tidak seperti beberapa mikroalga lain yang gagal tumbuh di bawah tingkat CO 2 yang tinggi, Cocconeis berkembang, tumbuh empat kali lebih banyak sel dalam kondisi diasamkan. Peningkatan pertumbuhan ini menyiratkan bahwa mikroalga dapat memiliki keunggulan kompetitif di lautan yang diasamkan di masa depan.
Sebaliknya, udang yang diberi makan mikroalga tumbuh dalam tingkat keasaman air yang lebih tinggi berakhir dengan sekitar separuh betina daripada udang yang diberi makan mikroalga normal. Perbedaan drastis seperti itu menunjukkan bahwa senyawa kimia yang menghancurkan kelenjar kelamin pria udang dapat diubah oleh kondisi yang diasamkan, menghasilkan lebih sedikit betina. Dengan kata lain, Cocconeis tumbuh subur, tetapi udang itu menderita.
"Pekerjaan ini adalah contoh rapi dari para peneliti yang berusaha melampaui beberapa pertanyaan mendasar tentang kelangsungan hidup dan pertumbuhan satu organisme untuk juga memeriksa hubungan antar spesies, " kata ahli biologi kelautan Kaitlyn Lowder dari Scripps Institution of Oceanography di University of California San Diego. dalam email. "Untuk lebih memahami seperti apa ekosistem kelautan kita di masa depan, sangat penting untuk melihat interaksi antara tingkat trofik, yang bisa sulit dilakukan dalam pengaturan laboratorium."
Tampaknya perubahan halus seperti ini yang dapat memicu efek domino dalam suatu ekosistem merupakan lambang dari dampak perubahan iklim. Karena pengasaman laut terus mengganggu kondisi air laut, para peneliti berusaha keras untuk mempelajari bagaimana perubahan seperti itu dapat memengaruhi bahkan bentuk kehidupan terkecil di planet kita.
Lowder, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, berpendapat bahwa mempelajari perubahan pada perilaku organisme sangat penting untuk mendapatkan kesadaran tentang perubahan lingkungan. "Hanya dengan mengejar pertanyaan-pertanyaan ini tentang transisi seksual udang ... kita para ilmuwan bisa mendapatkan ide yang lebih baik tentang seperti apa lautan kita nantinya di masa depan, " katanya. “Dan yang penting, [kita dapat] memiliki lebih banyak cerita tentang dampak potensial dari pengasaman laut untuk meningkatkan kepedulian publik tentang perubahan yang berkelanjutan ini terhadap lautan kita.”
Mutalipassi memiliki pandangan yang sama, dengan alasan bahwa senyawa kimia tersebut benar-benar merupakan "infokimiawi" bagi lingkungan - versi bawah laut dari kenari di tambang batubara.
"Kita sekarang tahu bahwa pengasaman laut dapat mengganggu hubungan ekologis yang rumit yang berevolusi lebih dari satu juta tahun, " kata Mutalipassi. "Ini berarti bahwa kita memiliki konsekuensi istimewa dengan perubahan yang kita lakukan pada dunia kita."
Dia juga menunjukkan bahwa hubungan mikroalga-udang hanya satu dari banyak yang dapat terpengaruh. "Dampak pengasaman laut lebih besar dari apa yang kita lihat dalam penelitian ini, " katanya. "Kami hanya melihat sepotong kecil teka-teki."
