Учёные обнаружили у рыб природный фитнес-браслет, записывающий их активность

Международная группа исследователей, включая учёных из Саутгемптонского университета, впервые показала, что энергетическая стоимость жизни (уровень метаболизма) рыб может быть измерена в структурах, растущих в их ушах. Этот новый инструмент можно использовать, чтобы показать, как рыбы подвергаются влиянию и адаптируются к изменениям в окружающей среде, включая изменение климата.

Животным необходимо потреблять достаточно пищи, чтобы обеспечить энергией поддержание организма, охоту, рост и размножение. В меняющемся мире изменения метаболической стоимости жизни могут влиять на то, где могут жить животные. До сих пор измерение энергетической стоимости жизни в дикой природе было затруднительным, особенно для животных, обитающих в воде. Однако новое исследование обнаружило, что темп жизни рыбы записывается в небольшой структуре её внутреннего уха, известной как отолит, или ушной камень.

Ушные камни помогают рыбе ориентироваться в пространстве, определять скорость движения в воде и способствуют слуху. Исследователи из Великобритании, Норвегии и Дании теперь показали, что они также действуют как фитнес-браслет, показывая, вела ли рыба активный образ жизни или была полностью расслаблена.

Отолиты — фитнес-браслет рыбы

Углерод в отолите происходит из двух источников: воды, в которой живёт рыба, и пищи, которую она ест для удовлетворения своих энергетических потребностей. Углерод из обоих источников смешивается в крови, прежде чем часть его оказывается в отолите в виде карбоната кальция. Тщательно анализируя карбонат кальция, исследователи могут определить, какая доля углерода происходит из воды или пищи, поскольку два источника имеют разные пропорции лёгких и тяжёлых изотопов углерода. Когда метаболизм рыбы увеличивается, например, при попадании в более тёплую воду или при большей активности, она сжигает больше пищи, и доля углерода из пищи в её отолите возрастает.

Отолиты наращивают новые слои, подобно кольцам на стволе дерева. Каждое небольшое приращение роста отолита отражает рост рыбы и может использоваться для определения её возраста. Эти данные можно восстановить даже после смерти рыбы. Теперь, измеряя изотопы углерода в отдельных слоях, исследователи могут определить, как менялся метаболизм рыбы ежемесячно на протяжении её жизни, включая влияние сезонных колебаний температуры, пищи и поведения рыбы на её метаболизм.

«Наши новые результаты — ключ к сундуку с сокровищами новых открытий», — говорит доктор Клайв Труман из Саутгемптонского университета, один из соавторов статьи, опубликованной сегодня в журнале Communications Biology.

Другой соавтор, доктор Минг-Цун Чин из Орхусского университета в Дании, добавил: «Теперь у нас есть инструменты для измерения и понимания того, как рыбы подвергаются влиянию и адаптируются к изменениям окружающей среды, и сколько рыба должна съесть, чтобы получить достаточно энергии для плавания, роста и размножения. Этот новый инструмент поможет нам улучшить прогнозы того, что происходит с рыбой, включая коммерчески важные виды, такие как треска, когда окружающая среда меняется».

Долгие временные ряды

Отолиты изучались и хранились более 100 лет, поэтому теперь мы можем вернуться в прошлое и увидеть, как метаболизм рыб менялся в ответ на промышленный вылов и долгосрочное изменение климата. Но не только научные коллекции содержат захватывающий материал для исследований. Очень старые отолиты можно найти на археологических памятниках, известных как кухонные кучи. Эти отолиты, возрастом в тысячелетия, всё ещё содержат углеродный сигнал, раскрывающий уровень метаболизма рыбы.

«Мы можем использовать знания о древнем метаболизме рыб, чтобы узнать о способности рыб адаптироваться к условиям окружающей среды, которые могут возникнуть в ближайшем будущем, или о том, как рыбы реагируют на изменения температуры воды или доступности пищи. Что происходит с рыбой, когда воды становятся теплее, чем сейчас?» — говорит профессор Грёнкьяр из Орхусского университета в Дании.

Доктор Труман добавил: «Мы уже начали изучать уровень метаболизма трески, обитающей в холодных, но нагревающихся водах вокруг Гренландии. У нас есть отолиты рыб из этого региона, датируемые 1926 годом, которые помогут нам понять влияние климата на благополучие этих рыб.

«Отолиты подобны чёрному ящику рыбы, они содержат огромную библиотеку информации, написанную на языке, который мы только начинаем расшифровывать».