Рыбная история: Горячая вода и опасное поведение!
Изменение климата приводит к потеплению воды по всему миру, в том числе и в эстуарии Сан-Франциско. Это заставило обитающих там рыб изменить свое поведение самым неожиданным образом. У всех животных, включая рыб, есть обычные и специализированные формы поведения, которые помогают им выжить. Рыбы плавают поодиночке или группами, чтобы перебраться в более безопасные места обитания, найти пищу или товарищей, или просто избежать опасности. Ученые опасаются, что изменения в этом поведении, вызванные потеплением воды, сделают эстуарии менее безопасными для редких и исчезающих рыб, таких как дельта-корюшка. В эстуарии Сан-Франциско мы обнаружили, что из-за потепления воды дельта-корюшка стала плавать быстрее и дальше от своих соседей, а также чаще поедаться хищниками. Все эти изменения могут негативно сказаться на способности дельтовой корюшки выживать в будущем.
Что произойдет, когда температура станет теплее?
Климат в Калифорнии средиземноморский, что означает наличие всех сезонов, включая мягкую, влажную зиму, весну, сухое, жаркое лето и осень. Когда прекращаются дожди и температура начинает прогреваться, мы можем наслаждаться более активным отдыхом на улице. Теплым летом семьи могут заниматься спортом, ходить в горы в лагерь или в поход, а может быть, отправиться на пляж, озеро или реку, чтобы покататься на лодках или порыбачить.
Хотя теплые летние температуры приятны для людей, они могут быть небезопасны для рыб. Теплая температура может быть довольно опасной для рыб, если они не могут переместиться в более прохладное место или отрегулировать температуру своего тела. Людям не страшно, когда на улице тепло, потому что температура их тела не регулируется внешней температурой. Мы - эндотермы, то есть регуляция температуры происходит внутри нашего тела. Большинство рыб не могут контролировать температуру своего тела так, как это делает человек, и в результате их тела имеют ту же температуру, что и окружающая среда. Они называются эктотермами, то есть их терморегуляция происходит извне.
Поскольку эктотермные рыбы не могут контролировать температуру своего тела, теплая вода может стать для них сильным стрессом, вызывая болезни или странное поведение. Жаркая температура влияет не только на отдельную рыбу; потепление также может повлиять на то, как рыба взаимодействует со своими друзьями и врагами-хищниками! Когда отдельная рыба плывет быстрее или испуганно кувыркается, это может изменить поведение ее друзей и изменить их функционирование как группы [ 1 ]. Рыбы часто плавают вместе в больших количествах, в группах, называемых школами, и школьное поведение обеспечивает им защиту. Когда происходит изменение всей группы, например, когда рыбы не держатся близко друг к другу, это может повысить вероятность того, что они будут ранены или съедены хищниками.
Почему мы обеспокоены теплой температурой в эстуарии Сан-Франциско?
Эстуарий Сан-Франциско - это место, где пресноводные реки встречаются с соленым океаном. Он включает в себя все реки и заливы Сакраменто, Сан-Хоакин, Суйсун и залив Сан-Франциско. Ученые обеспокоены повышением температуры воды в эстуарии, поскольку несколько видов рыб, обитающих там, являются важными индикаторами здоровья эстуария [ 2 ]. Уже доказано, что несколько местных видов рыб чувствительны к теплой температуре [ 3 ], а некоторые из них находятся под угрозой исчезновения или вымирания.
Одним из примеров исчезающей рыбы в эстуарии является дельтовая корюшка (Hypomesus transpacificus). Дельтовая корюшка - это маленькая рыбка, которая раньше была очень многочисленна в эстуарии, но из-за негативных изменений среды обитания она стала редкой и может вымереть [ 4, 5 ]. Мы подозреваем, что теплые температуры могут быть одним из факторов, способствующих сокращению численности дельтовой корюшки. Изменение климата усиливает эту угрозу, поскольку ожидается дальнейшее потепление температуры воздуха и воды.
Температура воды в эстуарии зависит от температуры воздуха. Это означает, что в сухое жаркое лето волны жары могут сильно нагревать воду и, следовательно, повышать температуру тела дельтовой корюшки. Это может привести к ухудшению здоровья дельтовой корюшки или снижению ее способности бороться за пищу или спасаться от хищных рыб. Было доказано, что дельта-корюшка чувствительна к теплой температуре воды, но до нашего исследования никто не проверял, как меняется поведение этих рыб в ответ на теплую воду, и может ли теплая вода привести к повышению шансов быть съеденной хищниками. Поэтому мы решили провести эксперименты, чтобы изучить эти вопросы!
Проверка влияния теплой воды на дельтовую корюшку
Чтобы понять, изменяет ли температура теплой воды поведение дельта-корюшки, мы провели эксперименты, в ходе которых поместили 12 рыб в большой аквариум, подняли температуру воды до 21°C и в течение недели вели видеосъемку их поведения. Мы сосредоточились на том, как теплая вода изменяет три типа поведения рыб: (i) индивидуальное и групповое поведение при учебе, (ii) их реакцию на тревожные запахи, имитирующие раненую или хищную рыбу, и, наконец, (iii) насколько хорошо корюшка может избегать хищника. Для эксперимента с хищниками мы добавили по одному крупному окуню в каждый аквариум с 12 дельта-корюшками. На ночь мы снимали этот эксперимент на видео, а утром подсчитывали, сколько дельта-корюшек было ранено или съедено бассом. Мы провели каждый тип эксперимента шесть раз, чтобы иметь достаточно данных для определения того, насколько устойчиво влияет на рыб теплая температура. Мы также проводили все наблюдения при нормальной, прохладной температуре воды 17°C, чтобы убедиться, что именно теплая вода стала причиной изменений в поведении корюшки.
Теплая вода заставляет дельтовую корюшку вести себя по-другому
Мы обнаружили, что более высокая температура воды негативно влияет на поведение и выживаемость дельтовой корюшки. Мы увидели, что в теплой воде корюшки плавали быстрее (рис. 1A). Кроме того, они не подплывали так близко к своим соседям, а наоборот, становились более рассредоточенными (рис. 1B). Когда мы добавили запах раненой рыбы, дельта-корюшка продемонстрировала несколько нормальную реакцию: она быстро плавала и пыталась убежать, но не успокаивалась после исчезновения запаха, как это делают рыбы в более прохладной воде (рис. 2). Это означает, что корюшка в теплой воде может продолжать быстро плавать и паниковать без необходимости, утомляя себя. Тогда у них может не хватить энергии, чтобы уплыть от настоящего хищника. Поскольку в теплой воде дельта-корюшки плавали не так близко друг к другу, хищникам было легче нападать на них, что привело к удвоению числа рыб, раненых и съеденных крупночешуйчатым окунем (рис. 1С). Таким образом, все наши результаты указывают на то, что теплые температуры изменили поведение дельтовой корюшки в пагубную сторону. Эти результаты служат дополнительным доказательством того, что потепление температуры воды может быть особенно вредным для таких чувствительных видов, как дельта-корюшка.
Можем ли мы помочь рыбам избежать теплой воды?
Поскольку повышение температуры воздуха приводит к потеплению воды, борьба с изменением климата является основным долгосрочным решением проблем, с которыми сталкиваются чувствительные к температуре рыбы. Однако кое-что мы можем сделать уже сейчас, чтобы защитить рыбу от теплых температур. В верховьях рек, где есть плотины, спуск прохладной воды из глубоких частей водохранилищ помогает поддерживать прохладу в руслах рек, расположенных чуть ниже плотин. Это может помочь рыбам, живущим в реках, например лососю. Охлаждение воды гораздо сложнее в эстуарии, где обитает дельта-корюшка. Есть три идеи, которые могут оказаться перспективными. Во-первых, некоторые места обитания, такие как приливные болота и более глубокие водоемы, могут обеспечить хотя бы временное спасение от теплой воды. Приливные болота - это мелководные участки вблизи суши, на которых растут подводные растения. Приливы с более холодного океана ежедневно покрывают эти участки водой, создавая благоприятную среду для роста пищи и укрытия рыбы. Создание большего количества приливных болот путем восстановления среды обитания может стать важным способом поддержания дельта-корюшки. Места обитания, расположенные ближе к заливу Сан-Франциско, могут быть особенно важны, поскольку температура воздуха и воды там, как правило, немного прохладнее. К сожалению, нельзя строить места обитания слишком близко к океану, поскольку дельта-корюшка не переносит солености морской воды. Во-вторых, рыба лучше переносит теплую воду, когда у нее больше пищи. Дельта-корюшка питается планктоном. Поскольку планктона в эстуарии часто не хватает, действия, направленные на увеличение
В итоге мы обнаружили, что потепление температуры воды, как в эстуарии Сан-Франциско, заставило дельта-корюшку изменить свое плавательное поведение. Они плыли быстрее, дальше от своих соседей и были съедены хищниками чаще, чем если бы находились в более прохладной воде. В связи с продолжающимися засухами в Калифорнии и изменением климата, приводящим к потеплению воды по всему миру, другие виды рыб, вероятно, также изменят свое поведение, что может быть очень опасно для их выживания. Если рыбы не смогут приспособиться к более теплым температурам, избежать хищников, найти достаточно пищи, или мы не сможем помочь им, предоставив более прохладные районы по всему миру для их обитания, то вполне вероятно, что больше видов рыб окажутся под угрозой исчезновения или вымрут.
