Морские заповедники - участки океана, где рыбная ловля запрещена, - способствуют устойчивости коралловых рифов, предотвращая чрезмерный вылов рыбы и увеличивая численность и разнообразие рыбы. Но чтобы быть эффективными, они должны быть подходящего размера и таким образом, чтобы учитывалось, как далеко молодь улетает от своих родителей после нереста.
Ученые из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) вместе с исследователями из Австралии, Франции и Саудовской Аравии успешно измерили расстояние расселения двух видов рыб коралловых рифов на участке площадью 3000 квадратных миль океан - площадь размером с Йеллоустонский национальный парк. Исследование, опубликованное 8 мая 2017 года в журнале Nature Ecology & Evolution, знаменует собой крупнейшее и наиболее полное исследование расселения личинок, когда-либо проводившееся, и имеет важные последствия для определения размера и размещения морских заповедников.
«То, насколько далеко рыба рассредоточится в течение своей жизни, имеет решающее значение, когда вы начинаете думать о том, как должны быть спроектированы морские заповедники», - сказал Саймон Торролд, соавтор исследования и старший научный сотрудник WHOI. «Впервые мы смогли измерить расстояния рассредоточения в пространственных масштабах, которые имеют отношение к морским заповедникам, что означает, что теперь мы можем предоставлять данные, которые информируют руководство об оптимальном расстоянии и размере».
Размер имеет значение
Морские заповедники бывают разных форм и размеров. Но если заповедник слишком мал, он не может вместить достаточно личинок для поддержания популяции. И если он слишком велик, личинки просто останутся в пределах заповедника, не внося вклада в окружающий рыбный промысел - критическую второстепенную роль, которую морские заповедники должны играть в улучшении управления рыболовством.
Чтобы получить представление о расселении рыб в прошлом, ученые полагались на подходы популяционной генетики, которым не хватало мощности для измерения расселения в пространстве и времени в масштабах, относящихся к охраняемым районам океана. Совсем недавно экологи обратились к компьютерным моделям водных течений, чтобы отслеживать частицы через виртуальные океаны. По словам Торролда, этот подход также имеет ограничения, поскольку не было возможности проверить точность моделей. «Программное обеспечение может генерировать множество крутых графиков, но было невозможно проверить навыки этих моделей каким-либо реальным способом».
Эмпирический подход
Чтобы преодолеть эти ограничения, Торрольд и его коллеги провели прямые измерения расстояний рассеивания в полевых условиях. Они собрали образцы ДНК тысяч взрослых и молодых рыб-клоунов и рыб-бабочек по всему заливу Кимбе, Папуа-Новая Гвинея, в 2009 и 2011 годах. недель в поле каждый год.
Когда ученые вернулись в лабораторию, они использовали анализ ДНК отцовства, метод секвенирования, который позволил им сопоставить молодых особей с их родителями на основе образцов ДНК и данных о местонахождении нереста и поселения. Исходя из этого, они смогли определить, что большая часть молоди рыб-клоунов держалась относительно недалеко от дома, селясь в среднем на расстоянии 10-15 километров от своих родных рифов. Рыбы-бабочки рассеялись дальше, преодолевая в среднем 43-64 километра, прежде чем обосноваться в новых местах обитания.
«Поскольку мы знали соответствующие местоположения взрослых и детенышей, мы смогли определить точные линейные расстояния, на которые рассредоточились личинки. Мы больше не говорим об оценках», - сказал Торролд.
Преимущества, выходящие за рамки дизайна
Помимо помощи в разработке охраняемых территорий, измерения могут помочь проверить способность заповедников выполнять ключевые природоохранные функции. Например, сеть морских заповедников может повысить устойчивость популяции рыб за счет так называемого «эффекта спасения». Теоретически, если рыба в заповеднике страдает от катастрофической смертности, заповедник может быть заселен личинками из других заповедников в сети. Торролд и его коллеги смогли отследить личинок из одного заповедника в другой в районе исследования, подтвердив, что эффект спасения, вероятно, будет иметь место в реальных сетях заповедников.
Измерения рассредоточения также могут позволить руководителям рыболовных промыслов контролировать эффективность существующих заповедников, помогая ответить на вопрос, способствует ли тот или иной заповедник увеличению популяций рыб за его пределами. Это, по словам Торрольда, было большой неизвестностью.
«Если вы можете проследить личинок от одного заповедника до места, где ведется лов рыбы, вы можете получить прямую оценку того, сколько рыбы заповедник вносит в эксплуатируемые популяции за пределами заповедника», - сказал он.«Это помогает убедить рыбаков в том, что сеть морских заповедников - хороший инструмент управления».
Будущая работа
По словам Торролда, поскольку морские пейзажи коралловых рифов продолжают испытывать давление со стороны антропогенных факторов стресса, морские заповедники будут продолжать служить важным инструментом управления сохранением. Таким образом, становится все более важным иметь возможность проводить прямые измерения расселения личинок и находить способы применить эту информацию к другим регионам океана..
«Следующее, над чем мы работаем, - это разработка совместной биофизической модели района, которая позволит нам использовать результаты этого исследования и обобщить их на другие морские пейзажи коралловых рифов по всему миру», - сказал он.. «Ограниченные ресурсы для управления океаном, особенно в развивающемся мире, означают, что нам необходимо максимизировать шансы на успешные результаты природоохранных мероприятий в результате этих усилий. Эти типы научных идей будут иметь решающее значение для текущих усилий по повышению устойчивости экосистем коралловых рифов перед лицом эксплуатации человека и изменения климата."