Пресноводное биоразнообразие быстро сокращается во всем мире, и природные решения, которые повышают устойчивость экологических сообществ, становятся все более важными, помогая сообществам подготовиться к неизбежным последствиям изменения климата.
Ученые-робототехники TalTech вместе со своими коллегами из Лиссабона изучали, как рыбы адаптируются к быстрым изменениям окружающей пресноводной среды. Чтобы провести исследование, исследователи меняли течение и глубину воды в смоделированной реке с препятствиями и обнаружили, что рыбы способны быстро адаптироваться к изменениям, когда они находятся в одиночестве, а также в группах.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале PLOS ONE в статье "Рыба под прессингом: изучение поведенческих реакций пиренейского усача при моделировании гидропикинга со структурами в русле течения".
Исследователь из Центра биоробототехники TalTech и соавтор исследования Джеффри Тухтан сказал: «Результаты показывают, что сигналы, инициированные препятствиями в потоке, могут быть обнаружены рыбой, чтобы найти энергетически выгодные места в потоке даже в условиях экстремальных и быстрых изменений окружающей среды."
Концепция наблюдения за рыбой в смоделированных реках по отдельности или в группах не является чем-то необычным, но последствия быстрых изменений окружающей среды, таких как быстрое изменение глубины воды из-за работы гидроэлектростанции или внезапных наводнений, остаются в значительной степени неизвестными.
Один из основных объектов исследования - усачи являются обычным видом рыб во многих европейских реках, и обычно встречаются в реках с каменистым дном и медленным течением с большим количеством растворенного кислорода.«Эти рыбы являются важным индикатором состояния экосистем Пиренейского полуострова и многих других рек Европы. Эксплуатация гидроэлектростанций и неопределенность, вызванная изменением климата, означают, что мы должны начать смотреть на сложные последствия быстрых изменений с точки зрения рыб. ', - сказала биолог-исследователь из Лиссабонского университета и первый автор Мария Жоао Коста.
Рыбы ощущают свое окружение с помощью биологической боковой линии, состоящей из каналов и крошечных волосовидных структур, чувствительных к мельчайшим изменениям в движении воды и давлении вблизи тела рыбы. Это исследование было первым, в котором биологические наблюдения за отдельными особями и группами рыб сочетались с новой технологией биоинспирированного зондирования. Исследователи заметили, что как отдельные рыбы, так и группы рыб очень четко реагировали на изменяющиеся условия течения, и задались вопросом, влияют ли их естественные способности восприятия течения на их способность справляться со стрессорами.
«Было интересно сравнить результаты искусственной боковой линии с реальными наблюдениями за поведением рыб. Это была уникальная возможность совместить сенсорные исследования с реальными биологическими наблюдениями, что редко делается», - сказал Хуан Франсиско Фуэнтес-Перес, кандидат наук в TalTech и соавтор.
«Чувствительные способности рыб развивались в течение миллионов лет и невероятно продвинуты по сравнению с тем, что доступно инженерам. Вероятно, это одна из причин, по которой они выжили в течение сотен миллионов лет», - сказала Изабела Боавида, старший исследователь Лиссабонского университета и соавтор. При разработке природных решений для повышения устойчивости к изменению климата имеет смысл обратиться к рыбам и другим древним организмам, которые доказали свою способность к выживанию на протяжении долгой истории.
Понимание того, как усовершенствованная сенсорная система рыб помогает им реагировать на быстрые изменения в окружающей среде, поможет ученым разработать новые проекты природных решений для повышения устойчивости к изменению климата. Имея более чем 500 миллионов лет реального опыта, рыбы, вероятно, научились нескольким приемам быстрой адаптации к сложным условиям», - сказал профессор Антонио Пинейро, соавтор из Лиссабонского университета.