Новые данные о китах и дельфинах указывают на угрозу для их сохранения

Учёные выяснили, что метаболические изменения, позволившие китам и дельфинам адаптироваться к водному образу жизни, влияют на то, как мы должны оценивать воздействие человеческой деятельности на их сохранение.

Такая деятельность, как судоходство, туризм, морское строительство и военные учения, влияет на возможности морских млекопитающих добывать пищу, что, в свою очередь, может повлиять на их способность к размножению. Считается, что если китов и дельфинов слишком часто беспокоить, они не смогут съесть достаточно, чтобы выкормить детёнышей. Это предположение основано на нашем понимании того, как наземные млекопитающие справляются с «дефицитом» энергии.

Новое исследование, опубликованное в Conservation Physiology учёными из Абердинского университета и Технического университета Дании (DTU), показывает, что у морских млекопитающих энергетический обмен радикально изменился по сравнению с их наземными собратьями. Они живут в среде, где им необходимо поддерживать толстый слой жира для защиты от переохлаждения и где они полагаются на богатую белками и жирами, но бедную сахарами добычу. Их энергетический метаболизм изменился настолько сильно, что мы не можем предполагать, что он работает так же, как у наземных млекопитающих, особенно в том, как нарушения в добыче пищи могут влиять на их энергетический баланс.

Доктор Давина Дерус из Школы биологических наук Абердинского университета пояснила: «Многие могут не осознавать, что дельфины и киты — близкие родственники наземных млекопитающих, таких как коровы и овцы. Около 53 миллионов лет назад их предки вновь вернулись в океаны и эволюционировали в полностью водных млекопитающих, которых мы знаем сегодня.

В процессе адаптации к морской жизни изменилась не только форма их тела, но и физиология.

Учёные теперь имеют доступ ко многим геномам китов и дельфинов, поэтому мы смогли изучить, как накапливались эти изменения и привели ли изменения во многих генах к изменениям в работе их метаболизма. Мы сделали это, сравнив последовательности генов, связанных с энергетическим обменом, у дельфинов, китов и их наземных родственников.

Мы обнаружили, что их гены адаптировались к диете с низким содержанием глюкозы, чтобы преодолеть повреждающие эффекты, вызванные нехваткой кислорода во время погружений, и что способ, которым жировые запасы сигнализируют об энергетическом состоянии остальному телу, радикально отличается от наземных млекопитающих.

У дельфинов и китов эволюционно сформировался очень толстый слой жира прямо под кожей — ворвань (blubber). И то, как они расходуют эти жировые запасы при нехватке пищи, может быть совершенно иным, чем у наземных млекопитающих. Это связано с тем, что ворвань также выполняет функцию теплоизоляции в холодной морской воде и помогает им плавать/нырять, поэтому они не могут использовать её всю в качестве энергетического топлива. У них может быть то, что мы считаем нормальным количеством жира, но это может не отражать того, что происходит на клеточном уровне. Мы делаем вывод, что влияние нарушений в добыче пищи на репродуктивные усилия, вероятно, сложнее, чем мы думаем, и сокращение этих усилий в некоторых случаях может наступать раньше, чем мы предполагаем».

Профессор Дэвид Люссо из DTU Aqua добавил: «Это исследование, использующее новые подходы к изучению дельфинов и китов, помогает нам получить фундаментальное представление о том, как работает их энергетический метаболизм. Оказывается, это имеет значение для того, как мы оцениваем потенциальное влияние на сохранение видов из-за нарушений, вызванных деятельностью человека в море — например, измеряя слой жира, чтобы понять, насколько они здоровы. Ряд видов морских млекопитающих, как мы теперь знаем, находятся под угрозой из-за антропогенных нарушений, поэтому эта фундаментальная физиологическая работа поможет нам лучше оценить, как мы можем смягчить это воздействие и определить, какие уровни воздействия могут быть безопасными.

Нам нужно начать с нуля, чтобы понять, как жировые клетки "общаются" с остальным телом, регулируя аппетит и репродуктивные усилия у китов и дельфинов. Теперь у нас есть инструменты и геномная информация, чтобы задавать эти вопросы более точно.

Это исследование показывает, что наше учебное понимание работы метаболизма у млекопитающих нуждается в полном пересмотре, чтобы понять метаболизм дельфинов и китов».