Lac Baikal, avec sa diversité d'espèces exceptionnelle et sa faune unique, est un site du patrimoine mondial naturel de l'UNESCO. Dans le cadre du groupe de recherche Helmholtz Russie LaBeglo, Les chercheurs de l'UFZ étudient l'impact du changement climatique et des toxines environnementales sur la faune du lac. Dans une étude récente, en collaboration avec des chercheurs du Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI) et de l'Université d'Irkoutsk, ils ont abordé la question de savoir comment les amphipodes du Baïkal qui remplissent des fonctions écologiques importantes dans le lac réagissent aux polluants dans l'eau.

Le lac Baïkal s'est formé il y a entre 25 et 30 millions d'années et contient environ 20 % de toute l'eau douce non gelée sur Terre. Vers 23 ans, 000 kilomètres cubes, son volume d'eau est encore plus grand que celui de la mer Baltique. Le lac Baïkal n'est pas seulement le plus ancien et le plus grand lac de la Terre, mais avec une profondeur de plus de 1, 500 mètres aussi le plus profond. C'est peut-être aussi l'une des plus froides :la température moyenne de l'eau près du rivage n'est que d'environ 6 °C. "L'eau est limpide, la teneur en sel et en nutriments est faible et il est extrêmement riche en oxygène, même au fond du lac, " dit le Dr Till Luckenbach, écotoxicologue au Helmholtz Center for Environmental Research (UFZ). Au cours de l'histoire de l'évolution, ces conditions particulières au lac Baïkal ont donné naissance à une faune unique. Environ 80 pour cent des 2, Environ 600 espèces vivant dans le lac Baïkal sont endémiques, c'est-à-dire qu'on ne les trouve nulle part ailleurs sur Terre, indiquant qu'ils se sont très bien adaptés aux conditions extrêmes.

Cependant, on ne sait pas si la faune du lac Baïkal restera si diversifiée et unique dans les années à venir. Le lac est situé dans une région où le réchauffement climatique est particulièrement sensible. Au cours des 50 dernières années, la température moyenne de surface du lac Baïkal a augmenté de près de 1,5 °C. "Et ça monte encore, " dit Luckenbach. " La période hivernale où le lac est recouvert de glace est également devenue beaucoup plus courte. De plus, il y a une pollution chimique détectable. Étant donné que les conditions environnementales du lac Baïkal sont restées stables pendant très longtemps, ces changements sont spectaculaires. » Dans le groupe de recherche Helmholtz Russie LaBeglo, le chef de projet Luckenbach et son équipe de l'UFZ travaillent depuis six ans avec des chercheurs de l'université d'Irkoutsk, l'AWI à Bremerhaven et l'Université de Leipzig pour découvrir quelles conséquences les conditions environnementales modifiées, telles que la hausse des températures de l'eau et la pollution chimique, ont pour la faune unique du lac Baïkal. Deux amphipodes indigènes du genre Eulimnogammarus sont utilisés comme organismes modèles. Les amphipodes remplissent une fonction écologique importante dans l'eau :ils décomposent la matière organique, gardant ainsi l'eau propre, et servent de nourriture aux poissons. Ce rôle clé dans le réseau alimentaire en fait des organismes modèles importants pour les écotoxicologues.

Des études sur la sensibilité à la température des amphipodes du Baïkal menées à l'Université d'Irkoutsk montrent qu'une espèce ( E. cyaneus ) peut tolérer des températures d'eau jusqu'à environ 20 °C, qui peut se produire en été près des rives du lac. L'équipe de recherche a découvert qu'E. cyaneus produit un niveau constant de protéines dites de choc thermique, qui protègent des molécules de protéines importantes dans l'organisme qui seraient autrement endommagées à des températures élevées. Les autres espèces, E. verrucosus , produit beaucoup moins de protéines de choc thermique et migre plutôt vers des profondeurs plus profondes, régions plus froides du lac pour échapper aux températures élevées de l'eau. « Si la température de l'eau augmente en raison du changement climatique, cela pourrait avoir des conséquences de grande envergure non seulement pour les espèces individuelles, mais aussi pour l'équilibre de l'écosystème, qui s'est développé sur une longue période, " dit Luckenbach. " Dans le cas de E. cyaneus , le maximum de température que l'espèce peut tolérer pendant de longues périodes peut parfois déjà être atteint en été — une nouvelle augmentation de température serait extrêmement critique. Et si E. verrucosus doit migrer vers des eaux plus profondes plus qu'actuellement, l'espèce devra rivaliser davantage avec les amphipodes qui y vivent pour les sources de nourriture."

Dans leur étude, publié récemment dans Sciences et technologies de l'environnement , une équipe de chercheurs de l'UFZ, l'AWI et l'Université d'Irkoutsk ont ​​étudié comment ces deux espèces d'amphipodes réagissent à la pollution chimique de l'eau. Les animaux ont été exposés au métal lourd cadmium, qui a servi de toxine modèle. Bien que l'eau du lac Baïkal soit encore en grande partie non polluée, le cadmium est un polluant environnemental relativement fréquent dont la toxicité le rend extrêmement problématique pour les écosystèmes. Il semble probable que le lac Baïkal pourrait connaître une augmentation de la pollution par les métaux lourds. Le plus grand affluent du lac, la rivière Selenga, est de plus en plus pollué par les eaux usées minières de Mongolie, et par voie aérienne, les polluants atteignent le lac depuis la région industrielle autour d'Irkoutsk.

Les réactions des amphipodes ont été observées en laboratoire. « Les espèces plus petites E. cyaneus absorbe le polluant plus rapidement et meurt ainsi à des concentrations de polluants plus faibles dans l'eau, " explique le Dr Lena Jakob, écophysiologiste à l'AWI, qui a mené les expériences au lac Baïkal. « Nous avons également observé que E. verrucosus ralenti son métabolisme même à de faibles concentrations de cadmium. Ceci est un signe d'avertissement, parce que les animaux pourraient éviter de se nourrir lorsque cela se produit, ne se reproduisent pas et sont plus susceptibles de devenir la proie de prédateurs en raison d'une activité réduite. Même un niveau de pollution chimique faible mais constant dans le lac Baïkal pourrait avoir des impacts massifs sur les espèces individuelles et l'écosystème dans son ensemble."

Dans une autre étude, les chercheurs de l'UFZ et des experts en bioinformatique de l'Université de Leipzig ont obtenu les premières informations sur le génome de E. verrucosus . Il est étonnamment grand, environ trois fois la taille du génome humain. Les données du génome serviront de base à une étude plus approfondie des stratégies d'adaptation physiologique dans différentes conditions environnementales. Selon Luckenbach :« Nous voulons apporter un peu plus de lumière sur ce domaine, mieux comprendre le niveau physiologique et savoir s'il existe d'autres mécanismes permettant aux organismes de résister aux effets du changement climatique et à l'exposition aux polluants, parce qu'en fin de compte, nous voulons être en mesure de prédire comment l'écosystème pourrait changer."