Учёные исследуют, как акулы используют глубины океана

С помощью сложных электронных меток учёные собрали обширный биологический набор данных, чтобы получить сравнительное представление о том, как акулы, скаты и морские лисицы (хрящевые рыбы, или эласмобранхии) используют океанские глубины. В то время как одни виды проводят всю жизнь на мелководье континентального шельфа у берегов, другие ныряют на сотни метров и более в склоновые воды в мезопелагическую зону («сумеречную зону»), куда не проникает солнечный свет. Это новое понимание того, как эласмобранхии используют океан, позволит политикам и управляющим ресурсами оценить угрозы для этих животных и разработать будущие планы управления и сохранения.

Исследование, опубликованное 19 августа в Science Advances под руководством учёных из Стэнфордского университета и Зоологического общества Лондона (ZSL), является крупнейшим глобальным исследованием того, где и когда разнообразная группа эласмобранхий перемещается в вертикальном измерении. Команда из 171 исследователя из 135 учреждений в 25 странах объединила два десятилетия данных со спутниковых и архивных меток, которые дистанционно отслеживали перемещения и поведение 38 видов в океанах по всему миру.

«Впервые у нас есть стандартизированная глобальная база данных, которую мы использовали, чтобы заполнить важные пробелы в знаниях о ныряющем поведении акул и скатов», — сказала Саманта Анджеячек, соавтор исследования и научный сотрудник Морской станции Хопкинса Стэнфордского университета. «Это позволит лучше понять, с какими промыслами взаимодействуют эласмобранхии и как улучшить управление многими из этих долгоживущих животных».

Движение в трёх измерениях

Учёные уже имеют множество данных о перемещениях многих морских видов, обитающих в приповерхностных слоях прибрежного океана. Например, дроны, дайверы и другие методы исследуют морские сообщества и популяции до глубины около 50 метров, но движение животных в трёх измерениях, особенно в более глубоких вертикальных пространствах океана, изучено гораздо хуже.

«Акулы и скаты — знаковые, но находящиеся под угрозой виды океана. Ключом к их эффективному управлению является понимание их базовой экологии», — сказал Дэвид Кёрник, руководитель лаборатории океанических хищников в ZSL и соавтор статьи. «Однако для многих видов мы знаем относительно мало об их фундаментальном поведении, и то, что мы знаем, часто ограничено тем, что мы можем наблюдать в поверхностных водах».

За последние 20 лет появилось множество электронных меток, которые дают возможность пометить многочисленные виды эласмобранхий. Учёные из Стэнфорда были на переднем крае разработки биологических меток и применения этих технологий на акулах и скатах.

Одни из распространённых вертикальных перемещений среди эласмобранхий, по-видимому, совпадают с суточной вертикальной миграцией океана. На рассвете мелкая рыба и беспозвоночные — а за ними и хищники — начинают мигрировать из яркого верхнего слоя океана к относительной безопасности более тёмных глубоких вод. Ночью они возвращаются к поверхности для кормления.

«Мы считаем, что акулы и скаты в своих суточных миграциях следуют за пищевыми ресурсами вверх и вниз по водной толще», — сказала Анджеячек.

Исследование показало, что около трети видов часто ныряют на глубины, где вода холодная, часто с низким содержанием кислорода из-за биологической активности, связанной с продуктивностью, и ограниченной видимостью. Данные сенсоров показывают, что большие белые акулы (Carcharodon carcharias) ныряют глубже 1200 метров, а китовые акулы (Rhincodon typus) достигали 1896 метров, что близко к пределу давления в 2000 метров для современных датчиков.

«Глубоко ныряющие особи могут искать пищу в более глубокой воде или сами избегать хищников как потенциальная добыча», — сказала Анджеячек. «Некоторые акулы и скаты небольшие, и на них могут охотиться самые крупные акулы и скаты. Мы обнаружили, что у 13 видов были особи, ныряющие более чем на 1000 метров, что чрезвычайно глубоко». Некоторым, возможно, требуются периоды охлаждения на глубине. «Когда крупные акулы проводят слишком много времени в тёплых поверхностных водах, им, возможно, приходится нырять, чтобы остыть — это форма поведенческой терморегуляции», — добавила она.

Исследователи также выявили перекрытия между видами в одних и тех же вертикальных пространствах. Китовые акулы, тигровые акулы и океанические манты показали поразительно схожее вертикальное распределение, несмотря на очень разную эволюционную историю. Вероятно, эту близость определяют отношения «хищник-жертва». «Океаническая манта и китовая акула питаются планктоном, а тигровая акула, как известно, охотится на оба этих вида», — сказала Анджеячек.

Основа для будущего управления

Фотическая зона, или эпипелагиаль — область океана, получающая солнечный свет — простирается от поверхности примерно до 200 метров и потенциально может быть опасной зоной для эласмобранхий. Именно там они с наибольшей вероятностью сталкиваются с орудиями лова либо как целевые виды, либо как прилов. Из 38 видов в исследовании учёные обнаружили, что 26 проводят более 95% своего времени в верхних 250 метрах водной толщи.

Более трети всех акул и скатов находятся под угрозой исчезновения согласно Красному списку МСОП.

«Эти данные закладывают основу для будущего управления глобальными ресурсами эласмобранхий, и команде учёных потребовались тысячи часов на мечение и отслеживание акул с помощью глобальных спутниковых и биологических систем, чтобы сделать это возможным», — сказала Барбара Блок, профессор морских наук в Стэнфорде, чьи программы мечения, такие как TOPP, предоставили 25% набора данных.

Понимание того, как эласмобранхии используют вертикальные местообитания, имеет решающее значение для понимания их текущей и будущей экологической роли в океане и их рисков от различных угроз. Учёные могли бы использовать эту и будущие базы данных для изучения того, как изменение температуры океана и уровня кислорода может влиять на распределение видов и создавать новые условия и угрозы.

«Люди не привыкли думать о среде обитания в вертикальном измерении», — сказала Анджеячек. «Мы надеемся, что это исследование поможет людям осознать, что нам нужны стратегии управления, учитывающие это упускаемое из виду измерение поведения эласмобранхий. Например, мы могли бы использовать эти данные, чтобы лучше понять, как акулы взаимодействуют с человеческим рыболовством».

Это трёхлетнее исследование объединило данные от всё более сложных и точных меток с чувствительными сенсорами, которые могут выдерживать суровые условия, находясь на акуле или скате, и функционировать на большой глубине, а также улучшенные аналитические инструменты для включения различных типов данных о движении. Ключевым ингредиентом стало сотрудничество между учёными, занимающимися биологическим мечением, со всего мира.

«Крупномасштабные научные исследования, подобные этому, невозможны без огромных совместных усилий», — сказал Кёрник. «Мы объединяем коллективные знания и опыт исследователей со всего мира. Результат намного больше, чем мог бы достичь любой отдельный исследователь или учреждение в одиночку».