Осетры в реке Миссури не выглядят на свой возраст

В нижнем течении реки Миссури рыба с доисторическими корнями научилась жить в тяжелых условиях и, слишком часто, умирать молодой.

Новое исследование профессора Университета Джорджии показывает, как лопатоносые осетры адаптировались к далеким от идеальных условиям. Рыбы, обитающие там, где среда их обитания существенно изменилась, реагируют более быстрым ростом и достижением половой зрелости в более раннем возрасте, что приводит к сокращению продолжительности жизни.

Хотя это, возможно, и не идеально, эта традиционно долгоживущая рыба нашла способ сохраняться, сталкиваясь с угрозой исчезновения из-за масштабных изменений в ее речной системе.

Приспособление вместо эволюции

Результаты являются первыми для этого типа видов. Статья, опубликованная в этом месяце в журнале Scientific Reports, дает важное представление об исчезающем виде. В ней детально описывается «пластичность» рыбы, то есть способность приспосабливаться — а не генетически адаптироваться — к крупномасштабным изменениям окружающей среды.

В то время как генетические адаптации происходят на протяжении поколений в результате естественного отбора, пластичность представляет собой небольшие сдвиги в жизненном цикле вида без генетической адаптации. Степень пластичности или изменчивости часто трудно определить, и она неизвестна для многих организмов, особенно долгоживущих, таких как осетр.

«Для традиционно долгоживущего вида такая пластичность ранее не была задокументирована», — сказал Марти Хамел, доцент кафедры рыболовства и экологии Школы лесного хозяйства и природных ресурсов Уорнелла UGA. Он наблюдал эти изменения на участке реки Миссури, который сильно изменился за годы и теперь выглядит совершенно иначе, чем в исторических условиях. «Таким образом, эти влияния окружающей среды оказывают воздействие на возрастные и ростовые характеристики, что в конечном итоге влияет на жизненные признаки, такие как долголетие, а также возраст и размер при достижении половой зрелости».

Например, исследование Хамела показало, что взрослые осетры в нижней части реки имеют гораздо меньшие размеры. Это означает меньше икры на одну самку — порядка 15 000 на рыбу по сравнению с примерно 121 000 в верховьях. Поскольку суровые условия жизни требуют дополнительной энергии только для выживания, любой избыток энергии идет на репродуктивную деятельность, а не на рост рыбы, пояснил Хамел.

Определение возраста рыбы

Он также установил, что, хотя осетры в верхней Миссури могут доживать до 100 лет, осетры в нижней Миссури живут меньше половины этого срока, в среднем около 39 лет. Но для этого Хамелу пришлось совершить еще одно первое для лопатоносого осетра: найти способ определить их возраст.

«У меня была вся эта информация по методу мечения и повторного отлова, и когда я пришел в UGA (в 2019 году), я начал работать над ней, чтобы попытаться вывести формулу для оценки возраста этих рыб, потому что мы не имели ни малейшего представления», — сказал он. Метод мечения и повторного отлова предполагает отслеживание помеченного животного в разных местах с течением времени. «Это исчезающий вид, поэтому информация о возрасте очень важна для понимания популяции. Данные о возрасте являются основополагающими для многих наблюдаемых нами показателей, таких как темпы роста и смертности. Наличие этой информации позволяет исследователям моделировать или прогнозировать, как вид может отреагировать на природоохранные меры, такие как проекты по улучшению среды обитания или стратегии пополнения запасов».

Он добавил, что, хотя за последнее десятилетие было проведено много исследований лопатоносого осетра, оставался пробел в знаниях о полном жизненном цикле рыбы. «Это то, что меня интересовало, и я нашел способ это выяснить».

Микрочипы помогают исследованиям

Около 20 лет рыбоводные заводы отлавливали диких лопатоносых осетров, разводили их в неволе и выпускали потомство обратно в реку. Каждая выпускаемая рыба имеет уникальный метку «PIT» — такой же микрочип, который используется для идентификации домашних питомцев в случае их потери. Когда исследователи позже отлавливают этих рыб, метки можно сканировать, чтобы узнать, насколько рыба выросла и как далеко она переместилась от места выпуска.

Используя эту информацию, Хамел смог применить известный возраст выращенных на заводе рыб и определить формулу, которую можно использовать для оценки возраста диких рыб. Определение возраста осетров может быть проблематичным — возраст большинства рыб можно определить, исследуя поперечный срез грудного плавника или ушной кости рыбы. Но надежность этих структур для большинства осетровых невысока из-за их медленного роста во взрослом состоянии и условий среды обитания. Таким образом, хотя они потенциально могут жить десятилетиями, их возраст и долголетие во многом оставались загадкой.

Теперь Хамел планирует развить эти анализы, включив дополнительные генетические инструменты и применив эту информацию к осетрам на юго-востоке США. Из девяти видов, встречающихся в Северной Америке, пять можно найти в Джорджии или рядом с ней — атлантический, коротконосый, мексиканский, озерный и алабамский осетры. Хамел, изучающий осетровых более десяти лет, сейчас занимается проектами, связанными со всеми этими рыбами.

«Это все очень взаимосвязано — понимание возрастной структуры и долголетия этих находящихся под угрозой осетров жизненно важно для управления и восстановления популяций», — сказал он. — Например, на северо-восточном побережье атлантические осетры намного крупнее тех, что обитают в прибрежных реках Джорджии. Если меньший размер означает снижение продолжительности жизни, у этих рыб будет сокращено количество репродуктивных событий в течение жизни. Такая информация была бы очень полезна для помощи в усилиях по восстановлению».