Коммерческий китобойный промысел и изменение климата тормозят эволюционные изменения у арктических китов

Гренландские киты — самые долгоживущие млекопитающие на Земле, некоторые особи могут жить сотни лет. Кроме того, инуитские охотники наблюдали, как эти киты ломают лёд толщиной более полуметра — достаточно прочный, чтобы выдержать полностью загруженный грузовик.

Ареалы нарвалов пересекаются с ареалами гренландских китов в Арктике. Нарвалы были центральными фигурами в североевропейской мифологии о легендарном единороге из-за их отличительного бивня.

Однако, несмотря на их знаковый статус, оба этих великолепных существа столкнулись с веками жестокого преследования со стороны коммерческих китобоев. Гренландские киты, в частности, ценились за свой ворвань, масло, кости и систему фильтрационного питания с 1540 года до XX века — период, длившийся почти 400 лет.

Напоминание об этой эксплуатации было найдено в 2007 году, когда у гренландского кита на Аляске обнаружили фрагменты гарпуна в теле. Эта реликвия китобоев из Массачусетса, изначально брошенная в конце 1800-х годов, символизирует долгосрочное воздействие коммерческого промысла на отдельных животных и их популяции.

По мере восстановления этих видов от последствий промысла они сталкиваются с новой проблемой: изменением климата. Арктика нагревается почти в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру, что вызывает глубокие изменения в экосистеме региона. Виды, адаптировавшиеся к жизни в этих экстремальных условиях, такие как белые медведи, арктические морские птицы и рыбы, теперь должны приспосабливаться к изменению климата или погибнуть.

Адаптируйся или умри

Один из способов адаптации организмов к изменению климата — эволюция. Адаптация в значительной степени зависит от генетической изменчивости, присутствующей в популяции, поскольку она предоставляет сырьё для эволюционных изменений. Однако если удалить большое количество особей из популяции (будь то охота, потеря среды обитания или другие факторы), то удаляется и генетическая изменчивость. Таким образом, охота и потеря среды обитания напрямую препятствуют адаптации видов.

Повлиял ли коммерческий промысел на генетическую изменчивость арктических китов? Именно этот вопрос мы задали для гренландских китов и нарвалов. Нашей целью было понять, как историческая эксплуатация этих двух видов может повлиять на их способность реагировать на изменение климата в будущем.

Явные последствия

Сосредоточившись на китах в восточной канадской Арктике, мы искали изменения в эффективной численности популяции (количестве особей, вносящих вклад в популяцию) на протяжении тысяч поколений для каждого вида. Результаты были сразу поразительными.

Мы наблюдали резкое снижение эффективной численности популяции у гренландских китов, совпавшее с периодом коммерческого промысла, что явно указывает на влияние этой индустрии на их генетическое разнообразие. Нарвалы, напротив, не показали аналогичного снижения.

Эти закономерности соответствуют историческим записям, показывающим, что коммерческие китобои в основном охотились на гренландских китов. Удивительно, но нарвалы в нашем исследовании имели гораздо меньшую генетическую изменчивость, чем гренландские киты. Мы предполагали, что у гренландских китов, переживших более интенсивную эксплуатацию, сегодня будет меньше генетического разнообразия, чем у нарвалов, если оба вида начинали с одинакового уровня изменчивости.

Оказалось, что исходные уровни генетической изменчивости у видов были разными.

Примерно 2,5 миллиона лет назад оба вида показали снижение эффективной численности популяции, которое было более выраженным у нарвала. Возможно, это снижение было спровоцировано ледниковым периодом, который мог быть вызван взрывом «близкой» сверхновой звезды, повредившим озоновый слой Земли.

Независимо от причины, наше исследование показывает, что нарвалы в изучаемом регионе имеют гораздо меньше генетической изменчивости, чем гренландские киты в настоящее время.

Неопределённые перспективы

Что это означает для адаптации к изменению климата? К сожалению, прогноз тревожный.

У нарвалов меньше генетической изменчивости для работы, но и у гренландских китов дела обстоят не лучшим образом. Коммерческий промысел сократил эффективную численность популяции гренландских китов более чем в десять раз, подвергая их риску дальнейшего снижения генетической изменчивости в будущем. Несмотря на восстановление численности, популяция гренландских китов может стабилизироваться на уровне, значительно ниже оценок, существовавших до начала промысла.

Срочные меры по сохранению могут сохранить оставшуюся генетическую изменчивость, позволив гренландским китам частично восстановиться и, надеемся, пережить наихудшие последствия изменения климата. Хотя канадским арктическим нарвалам, возможно, не грозит непосредственная опасность из-за их низкой генетической изменчивости, они всё равно потребуют внимания к сохранению из-за их ограниченной способности адаптироваться к меняющейся среде.

Накопление генетической изменчивости занимает гораздо больше времени, чем её потеря. Подобно тому, как гарпун, брошенный в 1800-х годах, был найден в теле кита в 2007 году, наследие прошлого коммерческого промысла глубоко формирует генетику современных популяций гренландских китов. Эта история будет продолжать снижать генетическую изменчивость на протяжении тысячелетий, создавая долгосрочную проблему для сохранения этого вида.

К счастью, и нарвалы, и гренландские киты находятся под федеральной защитой в Канаде. В то же время интенсивный коммерческий промысел в основном прекратился. Тем не менее, последствия изменения климата ускоряются, особенно в Арктике.

Гренландский кит и нарвал демонстрируют, как прошлые события, действия человека, современные проблемы и будущие угрозы пересекаются, формируя арктическое биоразнообразие. Уроки, которые мы извлекли о связи прошлого с настоящим на примере нарвала и гренландского кита, могут и должны помочь в усилиях по защите биоразнообразия всех видов, пытающихся адаптироваться к меняющемуся климату.