Исследование глаз рыб помогает в управлении популяциями лосося и поймами
Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе продемонстрировали, что с помощью стабильного изотопного анализа хрусталиков глаз пресноводных рыб — включая находящихся под угрозой исчезновения лососей — можно восстановить историю жизни рыбы и её рацион.
Их исследование, опубликованное в журнале Methods in Ecology and Evolution, основано на полевых экспериментах в Центральной долине Калифорнии. Работа имеет значение для управления поймами, рыбными и природными ресурсами, а также для понимания влияния изменений ландшафта на рыб.
Ранее этот метод использовался в морской среде, но впервые он был применен для пресноводных рыб, многие из которых в Калифорнии находятся под угрозой. Ведущий автор Миранда Белл Тилкок помогла адаптировать методику для пресноводных рыб.
Глаза как архив
Подобно годичным кольцам деревьев, хрусталики глаз рыб являются архивом. Они растут слоями на протяжении всей жизни, фиксируя в виде химических сигнатур места обитания, которые использовала рыба во время формирования каждого слоя, и «запирая» пищевую ценность того, что рыба ела в каждом месте.
Чтобы раскрыть эту историю, исследователи снимают слой за слоем с помощью тонких пинцетов. В центре находится крошечное ядро, где глаза рыбы только начали развиваться.
Хрусталики особенно богаты белком. Изотопные сигнатуры из пищевых сетей связываются с белком глаза, оставляя геохимические «отпечатки пальцев», которые можно обнаружить с помощью изотопного анализа.
Эксперимент в Центральной долине
Первые полевые эксперименты с использованием этой методики для пресноводных рыб прошли на территории обходного канала Йоло. Молодь осенней кеты выращивалась в трех различных пищевых сетях: речной, пойменной и на рыбоводном заводе.
Затем ученые провели стабильный изотопный анализ хрусталиков глаз взрослого лосося, чтобы восстановить историю его питания от рождения до смерти. Стабильные изотопы — это формы атомов, которые не распадаются на другие элементы и включаются в ткани рыбы через рацион. Их можно использовать для отслеживания происхождения, пищевых сетей и миграционных путей.
Исходя из принципа «ты — то, что ты ешь», авторы изучили химические сигнатуры углерода, азота и серы в хрусталиках, чтобы определить, какими пищевыми сетями и местами обитания рыба пользовалась на разных этапах жизни.
Они обнаружили, что рыбы на пойме росли быстрее и, по-видимому, наращивали больше слоев хрусталика за 39 дней исследования по сравнению с рыбами из реки или рыбоводного завода. Кроме того, на территории канала Йоло находятся рисовые поля, разложение которых добавляет уникальные сигнатуры серы и углерода — важная подсказка для исследователей.
Глаза и уши работают вместе
Тилкок и её коллеги также участвуют в проекте «Глаза и уши» в UC Davis, который изучает историю жизни рыб через хрусталики глаз и отолиты, находящиеся во внутреннем ухе рыбы.
«Вы используете отолит, чтобы определить, в какой реке или на каком заводе родилась рыба, на основе уникальной геологии и химического состава воды притоков в водоразделе залива Сан-Франциско, — объясняет соавтор Рэйчел Джонсон. — Затем вы анализируете хрусталик, который показывает, где она питалась, помогая идентифицировать пойменные местообитания».
«Теперь у нас есть инструмент, который мы так долго искали, чтобы связать преимущества поймы для молоди с жизненным циклом взрослого лосося. Это святой Грааль для оценки успеха восстановительных работ», — сказал соавтор Карсон Джеффрес.