Группа ученых во главе с Массачусетским университетом в Амхерсте недавно обнаружила, что нет никаких физиологических доказательств, относительно того, что многие виды рыб уменьшаются в размерах из-за сокращения жабер, по мере того как океан становится теплее.
Известная как теория ограничения кислорода в жабрах (GOL), гипотеза была предложена в качестве универсального механизма, объясняющего размер рыбы, и использовалась в некоторых прогнозах будущих глобальных объемов рыболовства.
Однако исследователи провели серию долгосрочных экспериментов на американской палии и обнаружили, что, хотя повышение температуры действительно приводит к значительному уменьшению размера тела, площадь жаберной поверхности не объясняет это изменение.
Как жабры влияют на размер рыбы, и причем тут глобальное потепление
Из-за глобального потепления наши океаны и реки становятся теплее. Многие животные — не только рыбы — становятся меньше размерах при более высоких температурах. Это даже имеет свое название: «правило температурного размера». Но, несмотря на десятилетия исследований, ученые все еще не понимаем, почему это происходит.
Как у морских, так и у пресноводных видов рыб повышение температуры воды оказывает влияние на метаболизм, размножение и другие жизненные функции, но критическим фактором именно для человека является размер рыбы. Коммерческое рыболовство часто регулируется тоннажем, и когда количество рыбы сокращается, ее требуется больше, чтобы заполнить тонну. Меньший вес также связан с сокращением воспроизводства. В целом это означает, что компаниям необходимо адаптировать свои модели к меняющемуся миру. Но как?
Ведущая теория, GOL, утверждает, что рост рыбы ограничен количеством кислорода, которое жабры могут извлечь из воды. По мере того, как вода нагревается, биохимические процессы рыбы ускоряются и требуют больше кислорода. GOL утверждает, что площадь поверхности жабер ограничена, что ограничивает и количество кислорода, и, таким образом, рыба не может вырасти такой большой в условиях теплой воды. Следовательно, рыба «сжимается», чтобы соответствовать ограниченному количеству кислорода, которое могут поставлять их жабры.
Однако не все ученые согласны с этой теорией, поэтому в новом исследовании авторы разработали серию долгосрочных экспериментов, которые в совокупности являются первой попыткой эмпирически протестировать GOL.
Ученые поместили рыбу в резервуары с водой обычной температуры в 15°С, и в воду, нагретую до 20°С. Рыбу взвешивали и измеряли в начале эксперимента, а затем ежемесячно после этого. Потребление кислорода также измерялось через две недели, три месяца и шесть месяцев, что является способом определения скорости метаболизма. Наконец, исследователи собрали образцы жабер у одной и той же рыбы, чтобы измерить изменения площади их жаберной поверхности.
Как только они начали анализировать данные, стало ясно несколько вещей: рыба в более теплых аквариумах была меньше, как и ожидалось, и соответствовала правилу температурного размера. Однако площади жаберной поверхности было более чем достаточно для удовлетворения энергетических потребностей рыб, а это значит, что их рост не был ограничен площадью жабер, как предсказывает GOL.
Кроме того, команда обнаружила, что в то время как скорость метаболизма рыб в теплых аквариумах действительно увеличивалась на трехмесячной отметке, к шести месяцам уровень содержания кислорода возвращался к норме, что позволяет предположить, что рыбы могли со временем скорректировать свою физиологию с учетом повышения температуры воды.