Vissen migreren de afgelopen decennia naar koeler water naarmate de oceaan opwarmt. Maar op Antartica de koudste plek op aarde, polaire soorten kunnen nergens heen.

Voorlopig onderzoek door een dierwetenschapper van UC Davis toont aan dat sommige poolvissen hebben kunnen acclimatiseren aan warm water of aan hogere niveaus van kooldioxide, maar niet voor beide.

"Ze zijn geëvolueerd om in zeer koude, stabiele omstandigheden en ze leven al in de koudste, meest stabiele ecosysteem op aarde, " zei Anne Todgham, een universitair hoofddocent bij de UC Davis Department of Animal Science, die gespecialiseerd is in hoe het waterleven omgaat met veranderende omgevingen. Todgham bestudeert stress bij zeedieren op een groot aantal verschillende locaties, inclusief het met ijs bedekte continent aan de zuidpunt van de wereld.

Oceanen absorberen ongeveer een derde van de CO2 die mensen in de atmosfeer vrijgeven. Dat is misschien goed voor de lucht, maar het is zwaar voor de gezondheid van de zee. Klimaatverandering en vervuiling van de zee leggen de nadruk op vrijwel al het waterleven, maar Todgham zegt dat poolsoorten het misschien het ergst hebben.

"Koud water houdt meer CO2 vast dus het kooldioxidegehalte stijgt zeer snel op Antarctica, " zei Todgham. "Polaire soorten leven over het algemeen lang - meer dan 80 jaar, in sommige gevallen - zodat ze niet snel genoeg kunnen evolueren om gelijke tred te houden met het opwarmende water en de stijgende zuurgraad. Ze kunnen niet migreren naar kouder water. Ze moeten het hoofd bieden door hun bestaande fysiologie te rekruteren, en tot nu toe ziet dat er niet veelbelovend uit."

Antarctica is bijna 9, 000 mijl van Californië, maar in termen van veranderingen in het milieu, het is naast de deur.

"Opwarming van de oceaan en verzuring vinden overal langs onze kustlijnen plaats, veel soorten aantasten waarvan we afhankelijk zijn voor voedsel, zoals oesters en Dungeness-krab, "Zei Todgham. "Dus dit werk heeft toepassing tot ver buiten Antarctica."

Het bestuderen van vissen op Antarctica is niet voor koude avers. Todgham heeft drie reizen gemaakt naar het bevroren land, allemaal tijdens de poolzomer wanneer de temperaturen variëren van het vriespunt tot 35 graden onder nul. Ze slaapt in een verwarmde slaapzaal op McMurdo Station, een Amerikaans onderzoekscentrum op Ross Island, een van de meest zuidelijke eilanden van Antarctica.

"Het is verraderlijk koud en winderig, " ze zei.

Todgham bestudeert twee poolvissen - de naakte drakenvis en de smaragdgroene kabeljauw - die in het donkere water onder dik zee-ijs leven. Om de vis te bereiken, onderzoekers boren door drie meter ijs en duikers zoeken naar de eieren en juvenielen van de soort in poolwater waar zelfs de wormen en zeespinnen supergroot zijn.

"Koud water houdt meer zuurstof vast, zodat het waterleven daar heel groot kan worden, ' legde Todgham uit.

Onderzoekers vervoeren de specimens in voertuigen met temperatuurregeling naar het onderzoeksstation om ze in leven te houden. Polaire soorten hebben speciale eiwitten in hun lichaam die als antivries werken, zodat ze kunnen overleven in het ijskoude water.

"Maar hoe koud het water ook is, het is lang niet zo koud als de buitenlucht, ' zei Todgham.

Terug op het onderzoeksstation, Todgham en haar team plaatsen de eieren en juvenielen in plastic emmers met water van 2 graden Celsius, een temperatuur die wetenschappers voorspellen, zal over 80 jaar de norm zijn. Onderzoekers pompen verschillende niveaus van CO2 in via kleurrijke buizen die in en uit elke emmer kronkelen.

Gedurende enkele weken, Todgham meet hoe de vissen omgaan. Ze kijkt naar genexpressie, de cellulaire stressreactie, metabolische veranderingen en fysiologische factoren zoals activiteitsniveau en groeisnelheden.

"We proberen te voorspellen hoe elke soort zal omgaan met warmer water en hogere CO2-uitstoot, ' zei Todgham.

Het korte antwoord:niet goed.

"Ze hebben kunnen acclimatiseren aan warm water of hogere niveaus van CO2, maar niet allebei samen "zei Todgham. "Dat is niet goed, omdat het oceaanwater overal al stijgt, zowel in temperatuur als in koolstofdioxide."

Poolvissen kunnen nergens kouder heen, maar tot nu toe, het lijkt erop dat andere soorten niet naar hun ecosysteem zijn gemigreerd. Antarctica wordt omringd door een circumpolaire stroom die werkt als een barrière, dus het zou niet gemakkelijk zijn voor waterdieren om naar binnen te migreren.

"Behalve de krabben, ' zegt Todgham. 'Het lijkt erop dat ze via de bodem naar binnen kunnen.'

De inheemse soorten Todgham-studies zijn een belangrijke voedselbron voor zeehonden, pinguïns en grotere vissen, zodat hun ondergang een cascade-effect door de hele voedselketen zou kunnen hebben. En de polaire soort kan een graadmeter zijn voor wat zich in onze eigen achtertuin ontwikkelt.

Nog altijd, Todgham is optimistisch.

"We identificeren populaties die bijzonder kwetsbaar zijn, zodat we ze kunnen helpen beschermen tegen directe bedreigingen zoals overbevissing, " zei Todgham. "En ik word aangemoedigd door alle studenten die de studie van natuurlijke soorten nastreven. Ze geven me hoop."