Новое исследование мелкой рыбы в водах Исландии проливает свет на адаптивные изменения

Инновационное исследование показало, что популяции мелкой рыбы, обитающей как в озёрах, так и в морских водах Исландии, быстрее и по-разному реагируют на хищников после вторжения в новые пресноводные озёра. Это демонстрирует, как некоторые животные могут быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде, что потенциально позволяет им приспосабливаться к изменению климата.

Исследование трёхиглой колюшки, возглавляемое поведенческим экологом из Университета штата Пенсильвания, включало:

• Разработку робота-хищника (форели).
• Использование запаха арктического гольца, поедающего колюшку.
• Тщательные измерения времени реакции колюшки на эти визуальные и обонятельные сигналы хищника.

Лабораторные эксперименты проводились с рыбами, собранными в солоноватых эстуариях исландского побережья, а также в кристально чистых родниковых озёрах и озёрах, мутных из-за стока талых ледников.

Уникальная модель для изучения быстрой адаптации

Исследователи сосредоточились на трёхиглой колюшке, поскольку она считается эволюционной моделью из-за исключительной способности морских популяций неоднократно вторгаться в пресноводные среды обитания по всему Северному полушарию.

«Исландия предоставляет уникальную возможность для изучения быстрой адаптации к новым условиям благодаря большой сети геологически молодых озёр (от 14 000 до всего 50 лет), разбросанных по нескольким водосборным бассейнам, что обеспечивает естественную репликацию», — пояснил ведущий автор исследования Джейсон Киги.

Методология эксперимента

В лабораторных испытаниях исследователи измерили антихищнические реакции диких колюшек из четырёх типов местообитаний: морских, низменных родниковых, высокогорных родниковых и высокогорных ледниковых озёр. Рыб последовательно подвергали воздействию обонятельных и механо-визуальных сигналов хищника.

Все популяции тестировали в двух световых условиях, имитирующих визуальные свойства типичных родниковых и ледниковых озёр (измеренные с помощью спектрофотометрии), представляя как их родную, так и новую визуальную среду.

Сравнение реакций в разных световых условиях позволило оценить уровень пластичности антихищнического поведения рыб из разных типов местообитаний. Пластичность — это гибкость организма в реагировании на изменения среды.

Ключевые результаты

Исследователи протестировали около 400 рыб из 15 популяций. Результаты, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, показали:

• Рыбы по-разному реагировали на сигналы, и на них влияла освещённость, что подтверждает важность обоих факторов для обнаружения хищника.
• Рыбы из родниковых озёр (особенно высокогорных) быстрее всего реагировали на механо-визуальные сигналы и были наиболее активны.
• Рыбы из высокогорных ледниковых озёр проявляли сильную реакцию на обонятельные сигналы и наибольшую пластичность в ответ на изменение уровня освещённости.

Значение для понимания адаптации

Исследование иллюстрирует быстрые эволюционные изменения в антихищническом поведении, которые позволяют рыбам лучше выживать в новых средах обитания. Результаты также указывают на дополнительную роль поведенческой пластичности, позволяющей популяциям сохраняться в условиях частых изменений окружающей среды, что характерно для ледниковых озёр.

Эта способность представляет собой обнадёживающий знак для некоторых популяций диких животных, сталкивающихся с быстро меняющимися условиями из-за потепления климата.

«Я думаю, это указывает на две силы, работающие вместе: эволюция и генетическая изменчивость (но на них сейчас не так много времени) — и пластичность, естественная способность популяций реагировать», — резюмировал Киги.