Ученые из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) вместе с исследователями из Австралии, Франции и Саудовской Аравии успешно измерили расстояния распространения двух видов рыб коралловых рифов на участке океана площадью 3000 квадратных миль — площади размером Йеллоустонского национального парка. Исследование, опубликованное в номере журнала Nature Ecology от 8 мая 2017 г. «Эволюция» знаменует собой крупнейшее и наиболее полное исследование расселения личинок из когда-либо проводившихся и имеет важное значение для определения размеров и размещения морских заповедников.
«Когда вы начинаете думать о том, как должны быть спроектированы морские заповедники, очень важно, как далеко разойдутся рыбы в течение своей жизни», — сказал Саймон Торролд, соавтор исследования и старший научный сотрудник WHOI. «Это первый раз, когда мы смогли измерить расстояния распространения в пространственных масштабах, которые имеют отношение к морским заповедникам, а это означает, что теперь мы можем предоставлять данные, которые информируют руководство об оптимальных расстояниях и размерах».Размер имеет значение
Морские заповедники бывают разных форм и размеров. Но если заповедник слишком мал, он не может вместить достаточно личинок для поддержания популяции. А если он будет слишком большим, личинки просто останутся в пределах заповедника, не внося вклад в окружающий рыбный промысел — важную второстепенную роль, которую морские заповедники должны играть для улучшения управления рыболовством.Чтобы получить представление о расселении рыб в прошлом, ученые полагались на подходы популяционной генетики, которые не позволяли измерить распространение в пространственных и временных масштабах, относящихся к охраняемым районам океана.
Совсем недавно экологи обратились к компьютерным моделям водных течений, чтобы отслеживать частицы в виртуальных океанах. По словам Торрольда, этот подход также имеет ограничения, поскольку не было возможности проверить точность моделей. «Программное обеспечение может генерировать множество классных графиков, но было невозможно проверить мастерство этих моделей каким-либо реальным способом».Эмпирический подход
Чтобы преодолеть эти ограничения, Торрольд и его коллеги провели прямые измерения расстояний рассеяния в полевых условиях. В 2009 и 2011 годах они собрали образцы ДНК тысяч взрослых и молодых рыб-клоунов и рыб-бабочек по всему заливу Кимбе, Папуа-Новая Гвинея. недели в поле каждый год.Когда ученые вернулись в лабораторию, они использовали анализ происхождения ДНК, метод секвенирования, который позволил им сопоставить молодых особей с их родителями на основе образцов ДНК и данных о нерестилищах и местах поселений.
Исходя из этого, они смогли определить, что большая часть молоди рыбы-клоуна оставалась относительно близко от дома, поселяясь в среднем на расстоянии 10-15 километров от своих натальных рифов. Рыба-бабочка рассредоточилась дальше, в среднем преодолев расстояние 43-64 км, прежде чем обосноваться в своих новых местах обитания.
«Поскольку мы знали соответствующие местоположения взрослых и младенцев, мы смогли определить точные линейные расстояния, на которые разошлись личинки. Мы больше не говорим об оценках», — сказал Торролд.
Преимущества, выходящие за рамки дизайнаПомимо информирования о проектировании охраняемых территорий, измерения могут помочь проверить способность заповедников выполнять ключевые природоохранные функции.
Например, один из способов, которым сеть морских заповедников может повысить устойчивость популяции рыб, — это так называемый «эффект спасения». Теоретически, если рыба в заповеднике страдает катастрофической гибелью, заповедник может быть повторно заселен личинками из других заповедников в сети.
Торролд и его коллеги смогли отследить личинок из одного заповедника в другой в районе исследования, подтвердив, что спасательный эффект может иметь место в реальных сетях заповедников.Измерения рассредоточения могут также позволить руководителям рыболовства контролировать эффективность существующих заповедников, помогая ответить на вопрос о том, способствует ли конкретный заповедник популяциям рыб за его пределами.
По словам Торрольда, это было большой неизвестностью.«Если вы можете отследить личинок от одного заповедника до места, где вылавливают, вы можете напрямую измерить, сколько рыбы дает заповедник для эксплуатируемых популяций за пределами заповедника», — сказал он. «Это помогает при попытке убедить рыбаков в том, что сети морских заповедников являются хорошим инструментом управления».Будущая работаПо словам Торролда, поскольку морские пейзажи коралловых рифов продолжают подвергаться давлению со стороны антропогенных факторов стресса, морские заповедники будут продолжать служить важным инструментом управления сохранением.
Таким образом, будет становиться все более важным иметь возможность обеспечивать прямые измерения распространения личинок и находить способы применения информации к другим регионам океана.«Следующее, над чем мы работаем, — это разработка комбинированной биофизической модели местности, которая позволит нам взять результаты этого исследования и обобщить их на другие морские пейзажи коралловых рифов по всему миру», — сказал он.