Геном и спутниковые технологии раскрывают темпы восстановления и влияние изменения климата на южных гладких китов

После почти десятилетия глобальных усилий на этой неделе был опубликован геном южного гладкого кита, что дает более глубокое понимание истории и восстановления популяций китов в Южном полушарии.

С 1790 по 1980 год было убито до 150 000 южных гладких китов. Этот промысел сократил глобальную популяцию примерно со 100 000 до всего 500 особей к 1920 году. Спустя столетие мы оцениваем глобальную численность в 12 000 китов. Это замечательная история успеха в сохранении вида, но она сталкивается с новыми проблемами.

Геном представляет собой запись различных воздействий, с которыми сталкивался вид. С помощью статистических моделей мы можем использовать геномную информацию для реконструкции исторической динамики популяций и паттернов взаимодействия и расхождения видов.

Затем мы можем связать эту информацию с историческими данными о среде обитания и климате. Этот взгляд в прошлое дает представление о том, как виды могут реагировать на будущие изменения. Работа с пингвинами и белыми медведями уже это показала.

Но у нас также появилась новая и удивительная краткосрочная перспектива по популяции китов, размножающейся в субантарктической группе островов Окленд — Маунгахука, в 450 км к югу от Новой Зеландии.

Наблюдение за китами со спутника

Известные в Новой Зеландии как тохора, южные гладкие киты когда-то проводили зиму в бухтах и заливах Северного и Южного островов Аотеароа, где рожали детенышей и общались. Сегодня главным местом размножения этой популяции является Порт-Росс на субантарктических островах Окленд.

Взрослые киты общаются как на островах Окленд, так и на островах Кэмпбелл во время австралийской зимы. Вместе эти субантарктические острова признаны на международном уровне как важный район обитания морских млекопитающих.

В августе 2020 года я возглавил экспедицию Оклендского университета и Института Кавтрона на острова Окленд. Мы собрали небольшие образцы кожи для генетического и химического анализа и установили спутниковые метки на шести тохора. Эти метки позволили нам отслеживать их миграции к местам нагула в открытом океане.

Важно, где тохора кормятся и как их популяции восстанавливаются после китобойного промысла, потому что этот вид признан индикатором изменения климата во всем Южном полушарии. Они являются так называемыми «капитальными» breeders — они голодают в сезон размножения на зимовках, таких как острова Окленд, существуя за счет жировых запасов, накопленных на местах нагула.

Самкам нужно много «капитала» в «банке», потому что их детенышам нужно много энергии. При рождении длиной 4–5 м эти детеныши могут вырастать до метра в месяц. Эта инвестиция стоит матери 25% ее массы в первые несколько месяцев жизни детеныша. Неудивительно, что рост детеныша зависит от хорошего состояния матери.

Самки могут снова размножаться только после восстановления своих жировых запасов. Исследования в южной части Атлантического океана показывают, что места зимовки в Бразилии и Аргентине производят больше детенышей, когда добычи больше или когда условия окружающей среды предполагают, что ее должно быть больше.

Первый шаг к пониманию взаимосвязи между восстановлением и кормовой базой в Новой Зеландии — определить, где и чем питаются тохора. Потенциальные районы нагула для нашей новозеландской популяции могут охватывать примерно треть Южного океана. Вот почему мы обращаемся к таким технологиям, как спутниковые метки, чтобы понять, куда направляются киты и как они туда попадают.

Куда отправляются тохора

Пока все отслеживаемые киты мигрировали на запад — подальше от исторических китобойных угодий на востоке, возле островов Чатем. Покидая острова Окленд, два кита посетили другие океанические острова — прошли рядом с островом Маккуори и посетили остров Кэмпбелл.

Также кажется, что один кит (Билл или Вирему, идентифицированный как самец с помощью генетического анализа образца его кожи), возможно, достиг своих мест нагула, вероятно, в зоне субтропической конвергенции. Подсказка кроется в паттерне его треков: вместо непрерывной прямой линии мигрирующего кита он показывает «пончики» кита, нашедшего скопление добычи.

Субтропическая конвергенция — это область океана, где температура и соленость могут быстро меняться, что может способствовать скоплению добычи китов. Два кита, которых мы отслеживали в открытом океане от островов Окленд в 2009 году, посетили зону субтропической конвергенции, но в сотнях километров к востоку от нынешнего местоположения Билла.

Пока Билл и его собратья мигрируют, мы начали анализировать данные, которые расскажут о восстановлении тохора за последнее десятилетие. Самая последняя оценка численности популяции, которая у нас есть, относится к 2009 году, когда китов было около 2000.

Я использую геномные маркеры, чтобы узнать о родственных связях и, таким образом, о размере популяции и скорости ее роста. Представьте это так. У каждого есть два родителя, и если у вас небольшая популяция (скажем, маленький город), вы с большей вероятностью найдете этих родителей, чем если у вас большая популяция (скажем, город).

Эта хитрая статистическая уловка известна как метод «близких родственников» для оценки численности популяции. Она основана на детальном понимании родственных связей китов — то, что мы действительно смогли сделать только недавно с помощью новой технологии геномного секвенирования.

Глобальные усилия по пониманию воздействия изменения климата

Во всем мире южные гладкие киты в Южной Африке и Аргентине за последнее десятилетие размножались реже, что привело к снижению темпов роста популяции в Аргентине.

Обеспокоенность этим замедлением восстановления побудила исследователей со всего мира объединить усилия для понимания взаимосвязи между изменением климата, кормовой экологией и восстановлением южных гладких китов в рамках Партнерства по исследованиям Южного океана Международной китобойной комиссии.

Геном помогает, давая нам долгосрочный взгляд на то, как киты реагировали на колебания климата в прошлом, в то время как спутниковое отслеживание дает нам краткосрочный взгляд на то, как они реагируют изо дня в день. И то, и другое поможет нам понять будущее этих удивительных существ.