Камни во внутренних ушах рыб нарастают, как годичные кольца деревьев, и рассказывают о трудностях жизни

Морским биологам всегда было интересно изучать способы, какими животные приспосабливаются к среде обитания. Климатические изменения лишь повысили важность проблематики.


У рыб в головах есть своего рода «камни», и учёные могут их проанализировать, как годичные кольца деревьев. Отолиты («ушные камни») есть в вестибулярном аппарате и у людей, но у нас это микроскопические кристаллы карбоната кальция в преддверии внутреннего уха. Отолиты у рыб намного крупнее — это белые твёрдые образования в головах подавляющего большинства видов, кроме акул и скатов. Отолиты обеспечивают рыбам ощущение расположения в пространстве во многом так же, как внутреннее ухо обеспечивает равновесие у человека. А также отолиты улучшают у рыб слух.

Новое исследование биологов опубликовали в журнале Nature Communications. Учёные нашли способ расшифровать химический состав в рыбьих отолитах, чтобы оценить условия развития животных.

Для животных потепление окружающей среды действует подобно инфляции на экономику. Рост цен означает, что коммунальные услуги и еда требуют всё больших затрат из семейного бюджета, оставляя меньше денег на всё то, что не относится к товарам первой необходимости. Мы уже приводили на нашем сайте историю гибели 10 миллиардов крабов у берегов Аляски из-за потепления средней температуры всего на 3 градуса Цельсия. Людям, живущим в северных широтах, труднее понять этот механизм, но если представить, что летом потеплело с 30 градусов до 33, а кондиционер и холодильник сломались… В общем, чем теплее в морях и океанах, тем больше энергии требуется большинству их обитателей, в том числе пищи и кислорода, для жизненно важных функций: дыхания и перемещения в пространстве. А на рост и размножение сил остаётся уже меньше.

Однако колебания температур влияют на разные виды животных неодинаково. Если продолжать аналогию с экономикой, то более обеспеченным за счёт денежных резервов легче сгладить трудности инфляции. А морские животные в смысле потепления отличаются тем, насколько близко каждый конкретный биологический вид оказывается к индивидуальному энергетическому пределу.

Морские создания могут наращивать скорость своего обмена веществ (метаболизм), чтобы компенсировать затраты на существование в потеплевших водах. Но лишь тогда, когда температура более или менее близка к приемлемой для того или иного вида. Но есть и такие, кто из-за потепления окружающей среды оказываются ближе к «потолку» для развития и продолжения рода.

Таким менее удачливым животным приходится направлять основные жизненные силы на поддержание первостепенного, урезая ресурсы для роста. Повышение температуры так воздействует не обмен веществ, что вынуждает виды либо как-то приспосабливаться, либо переселяться в новые места, а в крайнем случае — вымирать.

Для учёных измерить показатели всех энергетических затрат дикой фауны — непростая задача. К счастью для науки, в организме можно отыскать химические следы метаболических процессов.

И это то, почему здесь упомянуты факты из школьной программы о том, что такое отолиты. Оказывается, наслоения по мере роста рыбьих отолитов очень похожие на годичные кольца, хорошо видные на спиле деревьях, и эти твёрдые образования свидетельствуют о возрасте рыб. В Университете Саутгемптона, Англия, разработали методику химического анализа отолитов.

Различные формы кислорода (изотопы) в отолите указывают на температуру, в которой рыба пребывала при жизни. А изотопы углерода демонстрируют скорость, с которой шло преобразование пищи в энергию. Как пошутил профессор морской биологии Саутгемптонского университета Клайв Труман, «рыбы носят свои фитнес-трекеры в ушах».

Изучение климатической тематики подскажет, над какими животными нависает наибольшая угроза. Например, молодняк, которому нужно поскорее вырасти, набраться сил и успешнее убегать от хищников, может оказаться наиболее уязвимым из-за повышения температуры в морях.

Опытным примером для новой методики послужил атлантический голубой тунец. Эти рыбы могут достигать двух метров в длину и плавать со скоростью до 65 км/ч. У них также быстрый обмен веществ, благодаря которому они себя чувствуют в менее тёплых водах лучше, чем другие виды тунца.



Нарастающий вылов ещё в 20-м веке уменьшил популяцию атлантического голубого тунца. Тогда власти некоторых стран принялись контролировать рыболовство, и так удалось восстановить численность этого вида в северной Атлантике. В результате косяки голубого тунца снова расплодились вблизи Британских островов и берегов Северной Европы.

Голубой тунец мечет икру и в западной, в восточной Атлантике. Однако у двух этих популяций в результате нереста — разные темпы прироста.

Доля зрелых особей на западе, в Мексиканском заливе, с годами уменьшалась. Сравнение показало, что из года в год до зрелого возраста доживает больше тунцов восточного (средиземноморского) происхождения.

Исследователи стремились ответить на вопрос, вызваны ли эти различия температурой вод. И выяснили, что скорость метаболизма молодого тунца достигает максимума примерно при 28 °C. А если воды теплее, обмен веществ снижается, так как их организму приходится преодолевать энергозатраты для более «жаркой» жизни.

В тех местах Мексиканского залива, где тунцы нерестятся и развивается их молодь, вода нередко теплее 28 °C. Да, там всегда было теплее, чем в Средиземном море. Но потепление последних лет привело к тому, что среда обитания, где прохладнее пороговых 28 °C, всё сжимается. Так, температура моря у берегов штата Флорида в июне 2023 года превысила 36 °C.

Так что медленное восстановление численности западного тунца можно объяснить чересчур тёплыми водами, которые влияют на рост молоди тунца в худшую сторону. Напротив, на большей части Средиземноморья и поныне температура вод летом — прохладнее 28 °C.

Морские биологи сделали вывод, что в восточной части Средиземного моря оптимальный для тунца температурный порог в 28 °C нарушится в течение 50 лет. За минувшие два года синоптики уже фиксировали, как средние температуры вод в Средиземноморье уже приближались к рубежу в 28 °C.