07.12.2016

Мальки рыб в океане держатся родственными стайками

Команда американских ученых выполнила генетический скрининг молоди морского окуня, пойманной единовременно у берегов Орегона. Выборка представляла собой мальков, приплывших к берегу после года, проведенного в пассивных скитаниях в толще морских вод. Как показали генетические тесты, даже после года дрейфа с гидродинамическими потоками разного толка мальки не расплываются, обнаруживая высокую степень родства в конечной точке своего непредсказуемого путешествия. Это означает, что расселительная стадия жизни, вопреки общепринятому мнению, имеет неслучайный характер. И пока мало что известно о законах этого этапа жизни рыб.

Сентябрь, побережье Орегона (Северная Америка). В нескольких сотнях метров от берега в воде плавают притопленные темные сетчатые цилиндры, открытые с одной стороны. Это ловушки-коллекторы, в которые ихтиологи надеются поймать мальков большеротого морского окуня (Sebastes diploproa; рис. 1). К сентябрю мальки этого вида уже около года плавали в открытых тихоокеанских водах в 20–30 км от берега и теперь должны подойти к мелководью для нагула. Поставленные ловушки похожи на их естественные убежища в виде плавающих пучков водорослей, так что ученые надеются обнаружить мальков в этих ловушках-коллекторах. Всё продумано для решения давней загадки — понять, как расселяются мальки морского окуня. Морской окунь в данном случае интересен даже не сам по себе, а как модель для изучения путей расселения пелагических личинок рыб. Эта стадия жизненного цикла с трудом поддается исследованию, так как мечение или любой другой способ отслеживания перемещения отдельных мальков невозможен по техническим причинам. Поэтому ученым в принципе мало что известно об этом периоде рыбьей жизни.

Согласно общепринятой точке зрения, не лишенной здравого смысла, во время расселительной фазы личинки и мальки пассивно разносятся течениями — всеми, в которые забросит их пелагическая судьба. Так что распределение подрощенной молоди должно быть более или менее случайным. Если это так, то можно применять любые генетические модели со случайным перемешиванием генов и признаков. А если ситуация отклоняется от случайной, то модели следует серьезно скорректировать. Кроме того, любое отклонение от случайности укажет на некие неизвестные нам явления природы, связанные с этой скрытой от нас фазой жизненного цикла рыб. И то и другое актуально и притягательно для науки.

Ученые из Орегонского университета и Орегонского отделения службы дикой природы и рыболовства нашли способ проверить, случайно или неслучайно расселяются потомки одной родительницы после «пелагического» года. Именно для этого и понадобились семь ловушек-коллекторов. Установленные на расстоянии от 0,5 до 1 км друг от друга вдоль четырехкилометровой береговой линии, они должны были принести улов мальков-годовиков морского окуня, которые подходили к берегу в определенный период времени. Это те самые мальки, которые после года скитаний выжили и добрались до мест нагула. Здесь каждый год самки рождают около 10 миллионов личинок — так что теоретически в улове должно быть равно представлено счастливо выжившее потомство многих самок.

В ловушках оказалось 538 мальков, из них ученые генотипировали 491 малька, выявив степень их родства (рис. 2). Это своего рода метки, свидетельствующие о перемещении групп особей. Уникальный набор мутаций в 20 полиморфных локусах позволил надежно определить братьев и сестер (включая и потомство от разных отцов), оказавшихся в начале сентября вместе у берегов Орегона после года, проведенного в неспокойных водах открытого океана.

Период наиболее массового заплыва мальков в ловушки совпал с ослаблением течения, идущего обычно от берега во внешние воды, и с усилением обратного течения к берегу. Поэтому неудивительно, что доля подошедших к берегу мальков именно в это время — в первую декаду сентября — составила подавляющее большинство пойманных мальков. Это лишний раз доказывает, что перемещение мальков согласуется с океаническими течениями и другими локальными гидродинамическими событиями. С другой стороны, генотипирование показало весьма высокую степень родства мальков, оказавшихся в это время в одном месте — то есть на расстоянии, не превышающем дистанцию от одной ловушки до другой, или вообще в одной ловушке. 57 мальков из выборки (а это около 11% пойманных рыбок) оказались братьями и сестрами (рис. 3). Если учесть, что пополнение в данной популяции насчитывает около 10 миллионов мальков, то эти 11% выглядят весьма сильным отклонением от случайности. Иными словами, десятую долю всего пополнения в конкретном месте составляют родственные мальки.

Как можно объяснить высокую долю родственных мальков, оказавшихся вместе после года пелагического дрейфа? Можно предложить несколько логичных гипотез.

Во-первых (и это обычно для многих видов), молодь возвращается к местам своего рождения — это явление называется хоминг. Но в случае морского окуня хоминг невозможен, так как мальки рождаются в глубоких водах в 20–30 км от берега.

Во-вторых, высокий процент родственной молоди может быть следствием повышенного выживания потомства нескольких успешных родителей. Модели, однако, показывают, что после 3–4 месяцев в высокодинамичной среде доля этого успешного потомства станет неразличимой в большой выборке.

Остается предположить, что потомство каждой самки в течение всего первого расселительного года старается держаться вместе, одной стайкой. Трудно представить себе, как мальки, вышедшие из икринок далеко от берега, на глубине, немедленно подхваченные течениями и унесенные в толщу океана, не имеющие еще возможности сопротивляться водным потокам, день за днем отслеживают близость братьев и сестер и стараются не отстать друг от друга.

Нам трудно это представить, потому что наши модели поведения мальков рыб, по всей видимости, очень далеки от реальной картины. И было бы весьма интересно понять, какие механизмы помогают крошечным личинкам рыб держаться друг дружки. Это, на мой взгляд, более увлекательная и перспективная проблема, чем корректировка моделей генетического разнообразия и эффективной численности популяции на основе тех или иных выборок. Хотя нужно признать, что насущные задачи стабильного природопользования, в частности промысла такого важного хозяйственного вида, как Sebastes diploproa, требует именно совершенствования моделей запаса, пополнения и эффективной численности, которая рассчитывается на базе генетического разнообразия пополнения.

Подготовлено по материалам: Daniel Ottmann, Kirsten Grorud-Colvert, Nicholas M. Sard, Brittany E. Huntington, Michael A. Banks, Su Sponaugle. Long-term aggregation of larval fish siblings during dispersal along an open coast // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. V. 113. no. 49. P. 14067–14072. Doi: 10.1073/pnas.1613440113.

Елена Наймарк

Источники:

1. elementy.ru