Расшифровка десятилетия ворчания груперов раскрывает секреты нереста и его изменения

Более десяти лет акустических записей ворчания груперов дают новое представление о том, как звук можно использовать для мониторинга и управления уязвимыми популяциями рыб. Исследование Института океанографии Харбор-Бранч Университета Флориды (FAU) было сосредоточено на красном хаинде (Epinephelus guttatus), коммерчески важном виде карибского групера.

Красный хаинд — протогинный гермафродит, начинающий жизнь как самка и позже превращающийся в самца. Каждой зимой они преодолевают более 30 километров до удалённых от берега мест для нереста под полной луной большими скоплениями. Самцы используют ритмичные низкочастотные звуки для привлечения партнёров и защиты территории. Это предсказуемое поведение делает их особенно уязвимыми к перелову в сезон нереста.

Вместо традиционных методов обследования исследователи из FAU Harbor Branch и FAU College of Engineering and Computer Science в сотрудничестве с HJR Reefscaping, Университетом Виргинских островов и Университетом Пуэрто-Рико обратились к пассивному акустическому мониторингу. Этот метод позволяет проводить непрерывный долгосрочный мониторинг репродуктивного поведения даже в удалённых или труднодоступных районах, не нарушая жизнь животных или их среду обитания.

Чтобы изучить, как изменилось репродуктивное поведение красного хаинда с течением времени, исследователи проанализировали более 2000 часов подводных записей с одного нерестилища у западного побережья Пуэрто-Рико, непрерывно отслеживаемого с 2007 года.

В отличие от большинства акустических исследований, отслеживающих общие уровни звука, эта работа была сосредоточена на конкретных брачных криках, связанных с определённым поведением. Красный хаинд производит два основных типа звуков — один для ухаживания, другой для защиты территории. Отслеживание этих звуков во времени позволило исследователям обнаружить тонкие изменения в поведении при нересте и динамике популяции.

Результат, опубликованный в ICES Journal of Marine Science, представляет собой один из самых обширных и непрерывных акустических наборов данных, когда-либо собранных для вида рифовых рыб.

Анализ подтвердил устойчивую сезонную закономерность в нерестовой активности красного хаинда, тесно связанную с лунными циклами. Однако одним из самых поразительных открытий стало заметное изменение баланса типов криков за 12-летний период. В период с 2011 по 2017 годы крики, связанные с ухаживанием, были более распространены. Но начиная с 2018 года, крики, связанные с конкуренцией и территориальным поведением, стали доминирующими — их количество почти утроилось за период исследования.

«Этот сдвиг может указывать на изменения в популяции, такие как увеличение числа более старых или доминирующих самцов, изменение соотношения полов или даже смещение основного района нереста», — сказал Лоран Шерюбен, доктор философии, ведущий автор и научный сотрудник FAU Harbor Branch.

Исследователи также наблюдали более частые и множественные пики звуковой продукции в последние годы, что позволяет предположить, что нерест теперь может быть распределён на большее количество дней в каждом лунном цикле, чем в прошлом. Эти изменения могут быть реакцией на экологические или популяционные сдвиги.

Важно, что исследование показывает: пассивный акустический мониторинг может быть мощным инструментом для отслеживания репродуктивного поведения с течением времени и обнаружения ранних признаков изменений в популяции или поведении — информация, критически важная для управления и сохранения красного хаинда и подобных видов рифовых рыб.

«Что примечательно, так это то, что даже один подводный микрофон может раскрыть так много информации о популяциях рыб, — сказал Шерюбен. — При постоянном долгосрочном мониторинге мы можем улавливать ранние предупреждающие сигналы — такие как изменения в нерестовом поведении или стресс популяции — и давать управляющим ресурсами информацию, необходимую для адаптации стратегий сохранения, прежде чем станет слишком поздно».

В центре анализа находился передовой инструмент машинного обучения под названием FADAR (fish acoustic detection algorithm research). Этот специально созданный акустический классификатор позволил команде обнаруживать и различать различные типы брачных криков с исключительной скоростью и точностью.

«Это исследование показывает, как много мы можем узнать, просто слушая, — сказал Шерюбен. — Благодаря FADAR мы обработали 12 лет акустических данных за несколько недель, обнаружив закономерности, на поиск которых ушли бы годы. Это меняет правила игры для мониторинга и управления такими рифовыми рыбами, как красный хаинд».

Используя передовые акустические технологии на одном участке, исследователи могут дистанционно обнаруживать изменения в репродуктивном поведении и динамике популяции, предоставляя важные ранние предупреждающие сигналы о стрессе. Такие данные необходимы управляющим ресурсами для разработки стратегий защиты нерестилищ и поддержания рыболовства.

«По мере развития пассивной акустики она меняет наше понимание океана, — сказал Шерюбен. — Вслушиваясь в подводные звуковые ландшафты, мы обнаруживаем не только когда и где нерестятся рыбы, но и как эти закономерности меняются со временем, что даёт жизненно важное представление о здоровье морских экосистем».