Körfez Akıntısı ve Lena Nehri sularının, Arktik plankton popülasyonlarını ayıran bariyerler olduğu ortaya çıktı

Deniz hayvanları genellikle akıntılarla taşınarak kolayca dağılırlar. Rus bilim insanlarının planktonik pteropod Limacina helicina'yı örnek alarak yaptıkları yeni bir çalışma, dağılmalarının bile ince engellerle engellenebileceğini göstermektedir. Limacina helicina tüm Arktik denizlerinde yaşar, ancak genetik analizler aslında Arktik'in batı ve doğu yarısında ve Beyaz Deniz'de yer alan üç izole popülasyona ayrıldıklarını göstermiştir. Beyaz Deniz popülasyonu, Körfez Akıntısı'nın ılık sularıyla diğerlerinden ayrılırken, batı ve doğu popülasyonları arasındaki bariyer, Lena Nehri'nin tatlı suları tarafından oluşturulan Laptev Denizi ve Doğu Sibirya Denizi sınırı boyunca uzanmaktadır. Dahası, genetik analiz Limacina helicina'nın Buz Devri boyunca çalkantılı tarihini ortaya koymuştur. Bu yumuşakçalar Atlantik ve Pasifik Okyanuslarındaki buzullaşmalardan sağ çıkmış ve buzlar eridikçe her iki taraftan da Arktik'i kolonileştirmişlerdir.

Hiçbir hayvan veya bitki türü Dünya'nın tüm yüzeyinde tek başına yaşamamıştır. Her türün kendine özgü bir yaşam alanı, yani bulunduğu yer vardır. Hayvanların yaşam alanları ve bunları belirleyen faktörler biyocoğrafya bilimi tarafından incelenir. Bu faktörlerden biri, hayvanların yayılmasını engelleyen coğrafi engellerdir. Örneğin, kara hayvanlarının uzak bir adaya veya ücra bir kıtaya ulaşması zordur ve balıkların nehirlerle birbirine bağlı olmadıkları sürece bir gölden diğerine seyahat etmesi zordur. Bu durum, türlerinin çoğu başka hiçbir yerde bulunmayan Avustralya veya Baykal Gölü gibi benzersiz faunaların oluşmasına yol açar.

Açık okyanusta dağılıma engel olabilecek bu tür engeller var olabilir mi? Çoğu deniz canlısı, en azından larva döneminde su sütununda yüzebilir ve akıntılar onları çok uzaklara taşıyabilir. Bu nedenle, okyanusta hayvanlar genellikle uygun iklim kuşağının tamamında kolonileşir. Örneğin, Asterias rubens deniz yıldızı, Atlas Okyanusu kıyılarında ve Karadeniz'den Beyaz Deniz'e ve Florida'dan Grönland'a kadar uzanan denizlerde yaşar. Ancak, Rusya Bilimler Akademisi Oşinoloji Enstitüsü ve Moskova Devlet Üniversitesi'nden bilim insanlarının yeni ortak çalışmasında gösterildiği gibi, güçlü yüzücüler için bile denizde görünmez engeller bulunabilir.

Makalemizin konusu, pteropod yumuşakça Limacina helicina . Bu küçük (10 milimetreye kadar), koyu mor yaratık, iki kanat benzeri yüzgecini çırparak yüzer. Bu yüzgeçler, yumuşakçalar için standart hareket mekanizması olan ayağın modifiye edilmiş bir versiyonudur. Kanat benzeri yüzgeçlerini çırpması, Limacina'ya "deniz kelebeği", koyu rengine ise "deniz şeytanı" lakabını kazandırmıştır. Limacina, suyu filtreleyerek beslenmesinin temelini oluşturan mikroalgleri toplar. Sıcaklığı 5 santigrat dereceyi geçmeyen soğuk suları tercih eder ve en iyi şekilde Arktik buzullarının kenarına yakın buzlu sularda gelişir. Tüm Arktik denizlerinde ve ayrıca Kuzey Pasifik Okyanusu'nda (Ohotsk Denizi, Bering Denizi ve Alaska Körfezi ) yaşar. Limacina muazzam sayılara ulaşabilir ve küçük balıklardan balinalara kadar çok çeşitli hayvanların beslenmesinin önemli bir parçasıdır. Ev sahiplerinin ölümünden sonra, limacin kabukları okyanus tabanına batar ve karbonat formunda bağlı karbondioksiti de beraberinde götürür, bu nedenle limacinler okyanus tarafından karbondioksitin emilmesinde önemli bir rol oynar.

Tartışılan çalışma, Franz Josef Toprakları'ndan Doğu Sibirya Denizi'ne kadar Rus Arktik'inden toplanan limacinaların genetik analizini içeriyordu. Ayrıca, Spitsbergen, Alaska ve Pasifik Okyanusu kıyılarındaki limacinalar hakkında çeşitli ülkelerdeki meslektaşların verileri de kullanıldı. 834 bireyden alınan COI gen dizilerinin karşılaştırılması, Arktik'in bir değil, üç genetik olarak izole edilmiş limacina popülasyonuna ev sahipliği yaptığını ortaya koydu. Bir popülasyon batı Arktik denizlerinde -Barents, Kara ve Laptev Denizleri- yaşar. Bir diğeri daha doğuda, Doğu Sibirya, Çukçi ve Beaufort Denizlerinde yaşar. Üçüncü popülasyon Beyaz Deniz'de izole edilmiştir. Akıntılar onları Arktik boyunca taşıyabilmesine rağmen, farklı popülasyonlardan gelen limacinalar neden karışmaz? Dağılımlarını hangi engeller sınırlar?

Limacinler su parametrelerine, özellikle sıcaklık ve tuzluluğa karşı hassastır. 4-5°C'den sıcak olmayan, normal okyanus tuzluluğu %3,4 olan soğuk suları tercih ederler ve %2,8'in altındaki tuzluluk seviyelerinde ölürler. Popülasyonlar arasında bariyerler oluşturan şey sıcaklık ve tuzluluktur. Laptev Denizi, Lena Nehri'nden gelen güçlü bir tatlı su akışından etkilenmektedir. Laptev Denizi'nin üst 20-25 metrelik suyu Lena Nehri tarafından %2 tuz içeriğine veya daha da altına düşürülür. Limacinler bu tuzdan arındırmadan tuzluluğun onlar için normal olduğu daha derin sulara çekilirler. Ancak, Laptev Denizi'ni Doğu Sibirya Denizi'ne bağlayan Sannikov ve Dmitry Laptev Boğazları sığdır: derinlikler 18 metreyi geçmez ve limacinler için geçilmez olan tuzdan arındırılmış suyla doludur. Daha kuzeyde, Lena Nehri'nden gelen tatlı suyun azaldığı yerde, Laptev Denizi'nin suları, buz tabakasının altından, Transarktik Akıntı tarafından kuzeye taşınır ve sıkışan limakinler Çukotka değil, Kanada ve Grönland kıyılarında son bulur. Daha önce, böyle bir tatlı su bariyeri yalnızca tropikal Atlantik için biliniyordu; Amazon'un ağzından gelen tatlı su akışı, resif balığı popülasyonlarını kuzey ve güney olmak üzere ikiye ayırır (E. Tosetto ve diğerleri, 2022. Amazon Nehri tüyü, Batı Tropikal Atlantik'te hayvan dağılımına bir bariyer ).

İkinci bariyer, Beyaz Deniz'deki limacina popülasyonunu hapseder ve bu da su özellikleriyle ilgilidir. Ancak bu, Lena Nehri'nin tatlı suyu değil, Körfez Akıntısı'nın ılık sularıdır. Körfez Akıntısı nedeniyle, Barents Denizi'nin güney kısmı limacinalar için çok sıcaktır (6°C'nin üzerinde) ve orada yaşamazlar. Barents Denizi'ndeki limacinalar yalnızca kuzey yarısında, "kutup cephesi" olarak adlandırılan bölgenin kuzeyinde bulunur; bu, Körfez Akıntısı'nın ılık sularının soğuk Arktik sularıyla buluştuğu çizgidir. Bu nedenle, Beyaz Deniz'deki limacinalarla etkileşime giremezler.

Modern Arktik faunasının çalkantılı bir tarihi vardır. Evrimsel standartlara göre oldukça yakın bir zamanda, 15.000 yıl önce, buzullaşmanın en yoğun olduğu dönemde, tüm veya neredeyse tüm Arktik denizleri yıl boyunca buzla kaplıydı, Bering Boğazı kurudu ve Beyaz Deniz dibe kadar donarak deniz olmaktan çıktı. Bugün Arktik'te yaşayan hayvanlar buzullaşmayı daha güneyde bir yerde atlatmış ve daha sonra çekilen buzulları takip ederek kuzeye göç etmiş olmalılar. Bu çalışmada incelenen Limacina gibi suluboya sakinleri, Pasifik ve Atlantik okyanuslarındaki buzullaşmayı atlatmış olabilir. COI gen dizilerinin benzerliğine dayanarak, Limacina üç kümeye veya haplogrupa ayrılır: H1, H2 ve H3. H1, Beyaz Deniz hariç neredeyse tüm Arktik'te ve Pasifik Okyanusu'nda yaşar. H2, Barents, Kara ve Laptev Denizleriyle sınırlıdır. H3, Beyaz Deniz'de yaşar. Bu haplogruplar arasındaki genetik uzaklıklar, H1 ve H2'nin yaklaşık 32.000 ± 12.000 yıl önce, son buzul çağı sırasında ayrıştığını göstermektedir. H1 haplogrupunun, bugün hala bulunduğu Pasifik Okyanusu'nda Buzul Çağı'nı atlatmış olması muhtemeldir; H2 ise, buzulların erimesiyle birlikte Atlantik'ten Barents, Kara ve Laptev Denizlerine göç ettiği Atlantik'te Buzul Çağı'nı atlatmıştır.

İlginçtir ki, Beyaz Deniz haplogrubu H3, Atlantik buzullaşmasını atlatan H2'den değil, Pasifik H1'den gelmektedir. H1 ve H3'ün ayrılmasının 20.000 ± 10.000 yıl önce gerçekleştiği tahmin edilmektedir. Beyaz Deniz, Pasifik'ten ziyade Atlantik'e daha yakın olsa da, genetik veriler Limacines'in Pasifik'ten Beyaz Deniz'e yerleştiğini göstermektedir. Belki de buzullar çekilirken, Sibirya kıyısı boyunca uzanan bir deniz şeridi önce erimiş ve Grönland ile İskandinavya arasında kesintisiz bir buzul bırakmıştır. Bu durum, deniz canlılarının Bering Boğazı'ndan geçerek Arktik'e ve batıya, Beyaz Deniz'e ulaşmasını sağlamıştır. Pasifik Okyanusu'ndan Beyaz Deniz'e kolonizasyon izleri balıklar (ringa balığı, bkz. H. Laakkonen ve diğerleri, 2013. Amfi-boreal balıkların filocoğrafyası: Kuzeydoğu Avrupa denizlerinde Pasifik ringa balığı Clupea pallasii'nin tarihinin izlenmesi ) ve bentik yumuşakçalar ( Macoma , bkz. R. Väinölä, 2003. Kıyısal çift kabuklularda tekrarlanan trans-Arktik istilalar: Macoma balthica kompleksinin moleküler zoocoğrafyası ) için zaten gösterilmişti ve şimdi planktonik türlerin de aynı rota üzerinden Beyaz Deniz'e kolonize olduğunu görüyoruz.

Arktika'yı "uçarak" geçen deniz şeytanları, kendilerini Beyaz Deniz'de kapana kısılmış halde buldular. Bu durum benzersiz bir popülasyonun oluşmasına olanak sağlasa da, Beyaz Deniz'in izolasyonu, iklim değişikliği ve Atlantik ve Barents Denizlerindeki artan su sıcaklıklarından büyük ölçüde etkileniyor. Bu izolasyon gelecekte daha da yoğunlaşacak, Beyaz Deniz grubunu Barents Denizi'nin kutup cephesinin kuzeyindeki Arktika'daki benzerlerinden daha da ayıracak ve hatta Beyaz Deniz'deki varlıklarını tehdit edebilir. Sanki bir cam kavanozdaymış gibi, deniz şeytanı Beyaz Deniz'de yaşıyor; küresel ısınmanın artmasıyla yok olabilecek kendi mikrokozmosu.

Bu hikâye, uçsuz bucaksız okyanuslarda bile görünmez sınırların var olduğunu gösteriyor. Sıcaklık, tuzluluk ve akıntı engelleri, kıtalar kadar aşılmaz olabilir. Akıntılarla taşınan planktonlar, henüz anlamaya başladığımız engellerin arasında okyanus yollarında yol alırlar.

Kaynak: Galina A. Abyzova, Tatiana V. Neretina, Mikhail A. Nikitin, Anna O. Shapkina, Alexander L. Vereshchaka. Deniz Otoyolları ve Bariyerleri: Sibirya Arktik Sahanlığı Denizlerinde Limacina helicina Filocoğrafyasına İlişkin Bir Vaka Çalışması // Çeşitlilik . 2025. DOI: 10.3390/d17080522.

Mihail Nikitin