Рыбам тоже важна "атмосфера": они не могут спариваться, когда им жарко

В новом метаисследовании эксперты из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) опубликовали новаторские выводы о влиянии изменения климата на рыбные запасы по всему миру.

Одним из критических мест в жизненном цикле рыбы является их низкая устойчивость к теплу во время спаривания. Другими словами, температура воды в нерестилищах в значительной степени определяет, насколько успешно они размножаются. Это делает рыбу особенно уязвимой к воздействиям изменения климата — не только в океане, но и в озерах, прудах и реках. Согласно исследованиям ученых, если этот процесс не контролировать, изменение климата и повышение температуры воды будут отрицательно влиять на размножение до 60% всех видов рыб.

Организмы должны дышать, чтобы их тела производили энергию; это одинаково справедливо для людей и для рыб. Кроме того, энергетические потребности людей и животных зависят от температуры: когда она становится теплее, потребность в энергии возрастает в геометрической прогрессии, а вместе с этим и потребность в кислороде. Из этого следует, что организмы могут адаптироваться к повышению температуры, обеспечивая свои тела большим количеством кислорода. Но существуют определенные видовые ограничения этой способности; если эти пределы превышены, это может привести к сердечно-сосудистому коллапсу.

Вооружившись этими знаниями, эксперты из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) провели метаисследование, чтобы определить, в каких фазах жизни морская и пресноводная рыба во всем мире наиболее чувствительна к теплу. Для этого биологи собрали научные данные о 694 видах рыб и проанализировали температурные диапазоны, в которых они могут выживать в виде взрослых особей, готовых к спариванию; эмбрионах в яйцах; личинок и взрослых во время брачного периода.

Наши результаты показывают, что как зародыши в яйцах, так и взрослые, готовые к спариванию, рыбы гораздо более чувствительны к теплу, чем на стадии личинки или будучи взрослыми половозрелыми особями вне брачного периода. В среднем по миру, например, взрослые вне брачного сезона могут выжить в воде, которая на 10 °C теплее, чем взрослые, готовые к спариванию или откладыванию яиц - Флемминг Далке, морской биолог AWI.

Причина этого отклонения температуры лежит в анатомии рыб: у эмбрионов рыб нет жабр, которые позволили бы им получать больше кислорода. Напротив, рыба, которая готова к спариванию, производит яйцеклетку и сперматозоиды. Эта дополнительная масса тела также должна быть снабжена кислородом, поэтому даже при более низких температурах их сердечно-сосудистая система испытывает огромное напряжение.

Результаты исследований применимы ко всем видам рыб. Также они проясняют, почему рыба чувствительна к теплу, особенно в период спаривания и в зачаточной стадии. Соответственно, на втором этапе исследователи проанализировали, в какой степени температура воды может повыситься из-за изменения климата в районах нереста исследуемых видов. Для этой цели они использовали новые климатические сценарии.

Филогенетические и онтогенетические закономерности в термической толерантности рыб (A-C). Круговые хронограммы показывают (A) верхние температурные пределы (Tmax), (B) нижние температурные пределы (Tmin) и (C) диапазоны термической толерантности (Trange) видов и их этапы жизни изнутри наружу: потомки, эмбрионы, личинки и взрослые. Выделяются видные таксономические группы, в частности теплые, теплые (Fundulidae и Cyprinodontidae) и холодные стенотермальные группы (Notothenioidei). Предоставлено: Доктор Далке и др., Science (2020)

Выводы ученых подтверждают, что каждый градус Цельсия потепления создает больше проблем для мировых запасов рыбы.

Если люди смогут успешно ограничить потепление климата до 1,5 °C к 2100 году, только 10% исследованных нами видов рыб будут вынуждены покинуть свои традиционные нерестовые районы из-за повышения температуры. Но если выбросы парниковых газов остаются на высоком или очень высоком уровне, это может привести к среднему потеплению 5 °C или более, что может поставить под угрозу до 60% всех видов рыб.

Затем эти затронутые виды будут вынуждены либо адаптироваться посредством биологической эволюции — процесс, который, скорее всего, займет слишком много времени, — либо спариться в другое время года или в каком-то другом месте. Некоторые виды могут успешно справиться с этим изменением. Но если учесть тот факт, что рыбы адаптировали свои схемы спаривания к конкретным местам обитания в течение очень длительных периодов времени и циклы спаривания к конкретным океанским течениям и доступным источникам пищи, следует предположить, что они будут вынуждены отказаться от своего нормального области нереста. Это будет означать серьезные проблемы для них.

Кроме того, у рыб, обитающих в реках и озерах, существует еще одна проблема — их среда обитания ограничена размером и географическим расположением вод, в которых они живут: миграция в более глубокие воды или в более холодные районы практически невозможна.