Крупные рыбы быстрее испытывают респираторный дистресс при потеплении воды

Согласно новому исследованию с участием учёных из Радбудского университета (Нидерланды) в сотрудничестве с исследователями из Университета Макгилла (Канада) и Университета Монтаны (США), крупные рыбы развивают респираторный дистресс в тёплой воде быстрее, чем мелкие виды. Это означает, что потепление океанов, вызванное изменением климата, повлияет на дыхательную физиологию крупных рыб, что в конечном итоге может затронуть физиологические показатели, выживаемость и размерную структуру популяций рыб. К такому выводу исследователи пришли с помощью новой модели, которая точнее рассчитывает влияние температуры тела, активности и размера на потребление кислорода. Результаты будут опубликованы в PNAS на неделе с 30 ноября.

Кислород необходим животным для выработки энергии, нужной для роста, размножения и выживания. Потребление кислорода связано с такими факторами, как температура тела или размер: мелкие животные потребляют относительно больше кислорода, чем более крупные особи того же вида. Также известно, что рыбам, обитающим в более тёплых регионах, требуется больше кислорода, чем тем, что живут в холодных водах.

Сложные взаимодействия

Биологи используют знания о потреблении кислорода, чтобы предсказать, как животные отреагируют на внешние изменения, такие как глобальное потепление. Например, мигрируют ли рыбы в более прохладные регионы по мере потепления океанов? Или они раньше прекращают рост, чтобы избежать респираторного дистресса, несмотря на серьёзные последствия для их фертильности?

Биологам сложно учитывать взаимодействия между размером, температурой и потреблением кислорода для точных прогнозов. Ведущий автор Хуан Рубалькаба (Университет Макгилла и Монтаны) объясняет: «Это потому, что эти взаимосвязи влияют друг на друга, что усложняет исследование. Например, если потепление увеличивает потребление кислорода у рыб, вода, омывающая их жабры, будет истощаться по кислороду, что, в свою очередь, препятствует его поглощению через жабры. Рыбы вентилируют жабры, но эффективность этой вентиляции зависит от температуры воды и размера тела».

Нехватка кислорода

Чтобы лучше понять, как работают эти механизмы, команда исследователей разработала модель, которая явно моделирует роль условий содержания кислорода непосредственно вокруг жабр. Биолог из Радбудского университета Вилко Верберк поясняет: «Мы сравнили прогнозы по потреблению кислорода из нашей новой модели с фактическими измерениями для более чем 200 видов рыб. Прогнозы идеально совпали с эмпирическими закономерностями, и мы заметили, что ограничение по кислороду с большей вероятностью возникает у более крупных рыб, в более тёплой воде и при высоком уровне активности».

Рубалькаба добавляет: «Более ранние модели в основном рассматривали потребление кислорода животными либо в состоянии покоя, либо при низких температурах, но наша модель показывает, что кислород может быть лимитирующим фактором, если учесть все три фактора одновременно».

Новая модель имеет большую экологическую значимость, чем предыдущие модели, фокусировавшиеся на рыбах в состоянии покоя. Верберк заключает: «Поиск пищи, рост и размножение или уклонение от хищников требуют дополнительной энергии и, следовательно, кислорода. В частности, активность более крупных особей внутри вида рыб окажется под давлением из-за потепления озёр, океанов и рек. Это сделает их менее способными справляться с изменением климата».