Ученые улучшили прогнозы о влиянии температуры на выживаемость икринок рыб

Ученые NOAA Fisheries и Калифорнийского университета в Санта-Круз разрешили загадку, почему икра лосося в реке Сакраменто гибла при температурах, которые она переносила в лаборатории. Оказалось, что ключевую роль играют размер икринок и скорость течения воды.

• Парадокс: Лабораторные модели предсказывали, что температуры в верхнем течении реки Сакраменто с 1996 года почти никогда не достигали смертельных для эмбрионов лосося значений. Однако полевые данные показывали, что в некоторые годы (например, в 2014-2015) смертность из-за температуры превышала 75%.
• Гипотеза: Ученые предположили, что причина гибели икры в реке — недостаток кислорода. С ростом температуры метаболизм эмбрионов ускоряется, и потребность в кислороде увеличивается. Икринки не могут двигаться и полагаются на поток воды, который приносит кислород и уносит отходы.
• Ключевое различие: В лабораторных исследованиях вода течет над икрой в 2-3 раза быстрее, чем в естественных условиях, где икра закопана глубоко в гравийных гнездах. Более быстрый поток в лаборатории снабжает икру большим количеством кислорода, позволяя ей выживать при более высоких температурах.
• Новая модель: Исследователи создали модель, определяющую, сколько кислорода flowing water может доставить к икринкам в зависимости от его скорости. Модель предсказала, что более медленное течение в реке не обеспечит икру достаточным кислородом при повышенных температурах. Полевые исследования подтвердили, что разница в скорости потока эквивалентна снижению температурной толерантности икры примерно на 3 ºC.
• Связь размера икры, температуры и течения: Потребность икринки в кислороде пропорциональна ее объему, а поставка кислорода — площади ее поверхности. С увеличением размера икры соотношение площади поверхности к объему уменьшается, что ограничивает максимальный размер для выживания. Поскольку потребность в кислороде растет с температурой, рыбы в теплой воде должны производить более мелкую икру. Однако модель также предсказывает, что рыбы могут производить более крупную икру в теплой воде, если находятся в условиях быстрого течения.
• Подтверждение данными: Анализ 180 видов рыб показал, что в средах с быстрым течением (реки) икра consistently крупнее, чем можно было бы ожидать для данной температуры. Некоторые рыбы адаптировались, используя хвост для обмахивания икры водой, что требует больших энергозатрат и повышает риск быть съеденными.
• Последствия: Потепление и снижение уровня кислорода в водных системах могут создать эволюционное давление, заставляющее рыб производить более мелкую икру в будущем.
• Практическое применение: NOAA Fisheries уже включила новые выводы в руководство по температурным условиям, необходимым для защиты исчезающего чавычи в реке Сакраменто.

Исследование опубликовано в журнале Ecology Letters.