Рыбы в эстуариях Калифорнии эволюционируют из-за изменения климата
Трёхиглая колюшка, мелкая рыба, распространённая в прибрежных районах Северного полушария, известна своим разнообразием, что делает её идеальным объектом для изучения адаптации видов. Новое исследование показывает, что популяции колюшки в эстуариях Калифорнии эволюционировали за последние 40 лет по мере изменения их местообитаний.
Исследование, опубликованное 21 ноября в Global Change Biology, изучило вариации защитного костного панциря (боковых пластин) у колюшки. Ранее было установлено, что у популяций на севере Калифорнии этот панцирь более полный, чем на юге, что соответствует различиям в среде обитания.
«Существует градиент: от более засушливых, похожих на пруды, заросших растительностью эстуариев на юге до более открытых, речных систем на севере», — пояснил соавтор Эрик Палковакс.
Новое исследование показало, что у колюшки в некоторых эстуариях Калифорнии стало меньше боковых пластин по мере того, как их среда обитания становится более «прудовой» из-за более тёплого и сухого климата. Популяции в центральной Калифорнии теперь больше похожи на типичные южные.
«Боковые пластины обеспечивают защиту, но их создание требует энергии и они могут ограничивать манёвренность», — сказал Палковакс. Растительность в медленных водах, по-видимому, увеличивает потребность в манёвренности и снижает потребность в броне, так как у рыб больше укрытий от хищников.
Исследователи использовали исторические образцы колюшки, собранные соавтором Майклом Беллом в 1970-х годах вдоль побережья Калифорнии. Повторное обследование тех же мест показало, что частота встречаемости рыб с малым числом пластин в целом увеличилась. Кроме того, южная граница ареала полностью покрытых пластинами рыб сместилась к северу.
Генетическая основа различий в боковых пластинах была установлена ранее, и генетическое тестирование собранных рыб это подтвердило.
«Мы знаем генетику, лежащую в основе этого признака, и его корреляцию со средой. Это позволяет нам утверждать, что мы наблюдаем эволюционное изменение», — сказала первый автор Симона Де Роше.
Она добавила, что, вероятно, эволюционируют и другие признаки. Например, рыбы, собранные в реке Биг-Сур в 2017 году, не только имеют меньше пластин, чем особи 1974 года, но и сильно отличаются по общей морфологии, включая форму головы и рта, что согласуется с изменением рациона.
Белл отметил, что способность колюшки к быстрой эволюции уже была показана в его исследованиях на Аляске. «Разница в том, что в Калифорнии популяции остаются на месте, а меняется окружающая среда, что и заставляет их эволюционировать».
Это исследование значимо, так как демонстрирует изменение генетического состава природных популяций из-за климата. Мало работ показывают изменения признаков с хорошо установленной генетической основой.
Важно и то, что изменения у колюшки происходят в ответ на трансформацию среды обитания, вызванную климатом. «Мы должны думать не только о прямом воздействии температуры, но и о том, как климат меняет характеристики самих местообитаний», — сказал Палковакс.
По мере того как в популяциях начинают доминировать рыбы с малым числом пластин, аллель для полностью покрытого пластинами морфотипа может исчезнуть. Эта потеря генетического разнообразия может ограничить адаптивность популяций в будущем.
«У них может не хватить генетической изменчивости для адаптации, что сделает их более уязвимыми к вымиранию», — заключила Де Роше.