Популяции рыб в океане, как известно, изменчивы, их рост и сокращение часто непредсказуемы. Знание того, что вызывает изменения в размерах рыбных популяций, важно для управления рыболовством и сохранения видов.
Впервые ученые связали экологию популяций взрослых рыб, населяющих коралловые рифы, с расселением мальков между рифами, сообщив о динамике живой сети, называемой «морской метапопуляцией».
«Это не то же самое, что изучать оленей в лесу, где нужно только подсчитать число рождений и смертей, чтобы понять, как меняется размер популяции, что достаточно сложно», - говорит старший автор Марк Хиксон, профессор кафедры биологии в Гавайский университет в Маноа.
«Проблема понимания изменений численности рифовых рыб в метапопуляции состоит в одновременном измерении производства икры взрослыми особями на нескольких рифах и расселении мальков среди этих рифов, а также других факторов», - объясняет первый автор Даррен. Джонсон, доцент кафедры биологических наук Калифорнийского государственного университета в Лонг-Бич.
Вызов действительно. Как и многие морские виды, большинство рыб коралловых рифов бросают своих крошечных детенышей (называемых «личинками») в океанские течения, где они могут или не могут в конечном итоге найти риф, на котором можно поселиться.
«Личинки похожи на лотерейные билеты, некоторые из которых приносят удачу, а большинство погибает», - сообщает соавтор Марк Кристи, доцент кафедры биологических наук Университета Пердью.«Выжившие личинки могут вернуться на тот же риф, что и их родители, или поселиться на рифе за сотни миль».
Но как можно отследить этих крошечных детей, не говоря уже о том, чтобы связать их с родителями?
Новые генетические методы, анализирующие небольшие образцы тканей плавников пойманной и выпущенной рыбы, позволили ученым сравнить взрослых двухцветных ласточек на Багамах с мальками, появляющимися на том же или других рифах в течение трех лет, таким образом сопоставив родителей с их потомством..
«Такие модели связности личинок были задокументированы много раз с использованием генетических методов, - говорит соавтор Тим Пьюсак, доцент Колледжа Уильямса, - но мы замкнули петлю жизненного цикла популяции, интегрировав расселение личинок с производство яиц взрослыми особями."
Количественно определяя то, что они назвали «демографической связностью», ученые подсчитали рассредоточение личинок как функцию первоначальной яйценоскости, добавив искусственные гнезда к рифам, в которые ласточки откладывали яйца.
«Мы подсчитали, сколько яиц произвело каждое гнездо, таким образом узнав, сколько потомства было произведено на каждом рифе», - сообщает соавтор Кристофер Столлингс, доцент Колледжа морских наук Университета Южной Флориды. «Объединив эти данные с данными о генетическом происхождении, мы смогли оценить, сколько личинок, покидающих риф, возвращаются домой, а сколько отправляются на другие рифы».
Наиболее важные рифы для пополнения общей метапопуляции показали высокие уровни успешного расселения личинок по отношению к количеству произведенных яиц.
Изучение только расселения личинок или только производства икры, типичных для предыдущих исследований, не дало четкой картины движущих сил численности рыбы.
«Это первое полевое исследование, в котором успешно измерено как распространение, так и производство яиц», - сообщает океанограф рыбного хозяйства Орегонского государственного университета Дж. Уилсон Уайт, который не участвовал в исследовании.«Эти результаты подтверждают необходимость связать эти две части, чтобы понять изменения населения».
Интеграция такой трудно поддающейся измерению информации позволит ученым определить наиболее ценные рифы для сохранения и управления коралловыми рифовыми рыбами.