Теория ограничения роста рыб кислородом через жабры: почему размер имеет значение
Распределение и концентрация растворенного кислорода и температура воды в океанах и пресных водоемах обычно гораздо сильнее влияют на рост и размножение рыб, чем распределение их добычи.
В новой статье в Science Advances Даниэль Поли, главный исследователь инициативы Sea Around Us в Университете Британской Колумбии, утверждает, что ученым нужно избегать приписывания рыбам человеческих атрибутов и начать смотреть на их уникальную биологию и ограничения через другую призму.
Этой призмой является его собственная Теория кислородного ограничения жабр (Gill Oxygen Limitation Theory, GOLT). Её ключевой принцип: по мере роста рыбы площадь поверхности её жабр — дыхательных органов — не успевает за растущей потребностью тела в кислороде.
- Геометрическое ограничение: Жабры — это поверхности, через которые должна протекать вода. Их площадь растет в двух измерениях (длина и ширина), но не может угнаться за телом, растущим в трех (длина, ширина, глубина). В результате у более крупных рыб на единицу объема или массы тела приходится меньше площади жабр и, следовательно, меньше кислорода.
- Эволюционный тупик: Рыбы не могут просто отрастить более крупные жабры, так как это заблокировало бы поток воды через голову. Это жесткое ограничение, а не то, от чего можно эволюционировать. Когда жабры достигают предела снабжения кислородом, рост останавливается.
Климатический контекст делает проблему острее:
- Теплая вода содержит меньше кислорода.
- При более высокой температуре метаболизм рыб ускоряется, и им требуется больше кислорода.
Этот «двойной удар» вынуждает рыб останавливать рост при меньшем размере, что имеет важные последствия для рыболовства и аквакультуры.
Ответ на критику
Несмотря на широкую применимость, GOLT подвергалась критике. В новой статье Поли отвечает на эти вызовы по пунктам, представляя аргументы против теории и свои контраргументы в табличной форме. Он называет эти возражения «несерьезными», основанными на непонимании ключевых геометрических и биологических концепций.
Ограничения и будущее теории
Поли отмечает, что у GOLT есть и реальные проблемы, которые требуют изучения:
- Теория в основном качественная и делает мало количественных прогнозов.
- Она не рассматривает биоэнергетику и роль пищи в жизни рыб. GOLT построена вокруг идеи, что пищи достаточно, но необходимо изучить взаимосвязь между доступностью пищи и кислорода.