Рыбы в мире уменьшаются из-за потепления климата. Учёные пытаются понять, почему

Рыбы — самая разнообразная группа позвоночных, от крошечных бычков и данио до гигантских тунцов и китовых акул. Они обеспечивают продовольственную безопасность миллиардам людей благодаря рыболовству и аквакультуре и являются ключевыми элементами водных экосистем.

Однако рыбы по всему миру становятся меньше по мере потепления их среды обитания. Например, размер важных промысловых видов рыб в Северном море сократился примерно на 16% за 40 лет до 2008 года, в то время как температура воды повысилась на 1–2℃. Прогнозируется, что эта тенденция к «усыханию» значительно усугубит воздействие глобального потепления на морские экосистемы.

Связь между тёплой водой и уменьшением размера хорошо известна, но плохо изучена. Наши эксперименты по содержанию рыб в тёплой воде дают важные подсказки и могут помочь понять, как подготовиться к более тёплому будущему с более мелкими рыбами.

Правило «температура–размер»

Рыболовство может быть мешающим фактором при изучении влияния потепления вод, поскольку промысел часто ориентирован на крупную рыбу. Удаление этих крупных особей из популяции способствует выживанию рыб, которые быстро созревают и размножаются в более молодом возрасте, будучи меньшего размера.

Эта черта раннего созревания может передаваться из поколения в поколение. Это может привести к явлению, известному как «эволюция, вызванная рыболовством», когда размер эксплуатируемого вида со временем уменьшается.

Как отличить влияние потепления климата от влияния рыболовства?

Один из способов — изучить тенденции изменения размера тела у видов рыб, не являющихся объектом промысла. Например, несколько видов рыб во французских реках не эксплуатируются рыболовством, но уменьшились в размерах за несколько десятилетий, в то время как среда их обитания стала теплее.

Другой способ — изучить рыб в контролируемых условиях, манипулируя температурой воды. Такие эксперименты показали, что рыбы действительно становятся меньше в тёплых условиях, и эта тенденция настолько распространена, что получила название «правило температуры и размера».

Также известно, что более мелкие рыбы производят пропорционально меньше потомства. А если рыбы уменьшаются, то рыболовство, устанавливающее квоты на вылов по весу, будет изымать большее количество особей.

Таким образом, уменьшение рыб означает меньшее потомство от каждой особи и больший вылов. Это, вероятно, будет иметь существенные экологические и коммерческие последствия.

Спрос и предложение

Тёплая вода означает меньшую рыбу, но почему?

Самые популярные современные теории предполагают, что причина кроется в несоответствии между потребностью рыбы в кислороде (для поддержания метаболизма) и его доступностью (через жабры).

Аргумент заключается в том, что жабры рыб растут не так быстро, как остальное тело. Достигнув определённого размера, рыба может получать через жабры кислорода только для поддержания жизнедеятельности — для роста кислорода не остаётся.

Какая связь с потеплением? Следующий шаг аргументации гласит, что в тёплой воде рыбы потребляют больше кислорода, но их жабры не увеличиваются. Поэтому рыбы достигают предела роста при меньшем размере, что приводит к правилу «температура–размер».

Эта теория «кислородного несоответствия» вызвала жаркие споры среди учёных, в основном потому, что для её подтверждения или опровержения недостаточно данных.

Поставка кислорода может удовлетворить спрос

Чтобы получить данные, мы провели долгосрочные эксперименты, содержа рыб в воде теплее обычного. Мы также попытались обеспечить дополнительный кислород, чтобы увидеть, улучшит ли это их рост.

Мы регулярно проводили измерения метаболизма и определяли площадь поверхности жабр, чтобы понять, насколько хорошо рыбы могут транспортировать кислород из воды в тело.

Наши результаты показывают, что теория «кислородного несоответствия» несостоятельна. Хотя метаболизм рыб действительно увеличивается с потеплением воды, мы обнаружили, что жабры растут достаточно, чтобы удовлетворить возросшую потребность в кислороде по мере увеличения размера рыбы.

Так почему же рыбы уменьшаются из-за потепления климата?

Ключ — в размножении?

Известно, что в тёплых условиях рыбы, как правило, растут быстрее и достигают половой зрелости в более раннем возрасте и при меньшем размере. Возможно, как только рыбы начинают размножаться, энергия направляется на репродукцию, а не на дальнейший рост.

Подтверждением этому служит популяция рыб, обитающая в шведской лагуне, которая получает тёплую (незагрязнённую) воду с близлежащей атомной электростанции и даёт представление о более тёплом будущем.

Рыбы в тёплой лагуне растут быстрее и достигают половой зрелости раньше, а затем, как правило, умирают в более молодом возрасте и при меньшем размере тела, чем их сородичи в соседних, более прохладных водоёмах. Как говорится, «живи быстро, умри молодым».

Хотя эта идея кажется широко применимой, некоторые противоречивые данные указывают на необходимость более пристального исследовательского внимания.

Рыбы не могут уменьшаться вечно

По мере углубления нашего понимания взаимосвязи между температурой и размером рыб мы также хотели бы знать, можем ли мы что-то с этим сделать.

В нашем последнем исследовании мы изучили различия в скорости роста между отдельными особями одного вида.

Мы хотели выяснить, могут ли определённые физиологические особенности позволить некоторым особям обойти правило «температура–размер» и меньше пострадать от потепления климата. Мы обнаружили значительную вариабельность среди отдельных рыб, но не знаем, как можно использовать эту изменчивость для будущей защиты популяций рыб.

В нашей работе мы также смотрим в будущее и думаем о последствиях для рыб и отраслей, которые от них зависят.

Рыбы не могут уменьшаться вечно. Существует минимальный размер, которого должен достичь каждый вид, чтобы поддерживать жизнеспособную популяцию.

Если виды достигнут своих специфических термических пределов в определённых местах, они не смогут размножаться и исчезнут в этих локациях. Если весь ареал их обитания станет слишком тёплым, вид вымрет.

Эти соображения, касающиеся уменьшения размеров рыб и смещения термических ареалов, будут иметь решающее значение для устойчивости рыболовства и аквакультуры по мере нашего продвижения в будущее с более тёплым и экстремальным климатом. Наши усилия по количественной оценке и прогнозированию последствий помогут управляющим ресурсами и отраслям подготовиться к сбоям, связанным с климатом.