Робот-подлодка исследует озеро Мичиган для изучения изменений климата
Исследователи из Университета Пердью используют автономный подводный аппарат (AUV) и другие специализированные инструменты в озере Мичиган для сбора биологических и экологических данных. Цель — понять, как молодь рыб, важная для экосистемы, может справиться с будущими изменениями климата.
Учёные коррелируют рост личинок рыб с различными факторами, включая температуру воды в прибрежной зоне, где ветровые режимы могут измениться из-за климата и угрожать популяциям рыб.
«Эти личинки рыб очень уязвимы, потому что они не полностью развиты и плохо плавают, так что они полностью во власти окружающей среды», — говорит Томас Хук. — «Скорость роста на личиночной стадии частично определяет, насколько успешно молодь выживает, чтобы стать взрослой особью. Быстрый рост позволяет молоди плавать быстрее и, тем самым, избегать хищников, потреблять больше пищи и активно выбирать более тёплые, благоприятные воды. В противном случае они могут быстро умереть от голода».
Исследования показывают, что изменение климата может изменить режим ветров на Великих озёрах. Ветры важны, так как играют ключевую роль в выживании молоди и вызывают «апвеллинги» — подъём холодной воды и питательных веществ с глубины к прибрежной зоне.
«В результате этих апвеллингов рыбы в этой зоне испытывают изменение температуры примерно на 5–10 градусов Цельсия, что оказывает огромное влияние на скорость метаболизма», — отмечает Хук.
Команда изучает личинок жёлтого окуня и алозовидной сельди в прибрежных водах озера Мичиган. Жёлтый окунь ценен для рыболовства, а алозовидная сельдь критически важна экологически, являясь основной добычей для лосося и форели озера.
Методы исследования
- Используется автономный подводный аппарат длиной около 3 футов (~1 м). Он запрограммирован на движение по заданным маршрутам и сбор данных: концентрация кислорода и хлорофилла, pH, мутность.
- Струны сенсоров, идущие от буёв ко дну, записывают температуру каждые 15 минут.
- Прибрежный регион определён как воды глубиной до 15 метров.
- Для анализа роста и возраста личинок используются отолиты («ушные камни») — крошечные структуры из карбоната кальция с кольцами, подобными древесным.
- Также изучается соотношение генетического материала RNA к DNA в личинках как показатель синтеза белка и роста.
«Если в клетке идёт активный синтез белка, там много RNA, и личинки хорошо растут», — поясняет Хук.
Влияние ветра и будущие изменения
Прибрежная зона очень динамична из-за ветра, который управляет почти всем движением воды в Великих озёрах. Сила и направление ветров над озёрами уже изменились за последние десятилетия.
«Идея в том, что если мы сможем соотнести рост и выживаемость личинок с режимом ветров сейчас, и эти корреляции сохранятся в будущем, то мы сможем использовать климатические модели, чтобы понять, как, вероятно, изменится ветер, и затем предположить, как это повлияет на рыб в будущем», — говорит Кэри Трой. — «Пока рано говорить, станет ли апвеллингов больше или меньше, но их частота, вероятно, изменится, и это окажет важное влияние на личинок рыб».
Исследование финансируется Indiana Department of Natural Resources через NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований). Его результаты детализируют распределение, рост и выживаемость молоди рыб.