Новые исследования на пересечении морской физиологии, неврологии, фармакологии и психологии поведения, выявили поразительную особенность влияния роста растворения углекислого газа в океане на уровень тревожности рыб.
Всё больше фактов свидетельствуют о том, что поглощение мировым океаном углекислого газа, производимого человеком, снижает уровень pH на поверхности воды и тем самым повышает кислотность. Окисление океана, как известно, нарушает рост раковин и костей некоторых морских животных, а также воздействует на поведение рыб. Последний аспект негативного антропогенного влияния до настоящего времени не изучался.
В работе, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B (Biological Sciences) исследователи из института океанографии Scripps (Сан-Диего) и Университета MacEwan (Эдмонтон, Канада) отметили рост тревожности молоди морского окуня, важного промыслового объекта Калифорнии, с возрастанием кислотности воды. Используя специальные камеры слежения, авторы работы сравнили контрольную группу морских окуней в нормальной морской воде с экспериментальной группой, находящейся в среде с повышенным уровнем кислотности. экспериментальная группа находилась в воде, состав которой по прогнозам будет близок к составу океанской воды к концу столетия.
Учёные оценивали предпочтения рыб к перемещению в тёмных и светлых зонах аквариума. Данный подход позволяет определить уровень тревожности рыб. Окуни из водоёма с нормальной водой постоянно двигаются между светлыми и тёмными участками. Особи контрольной группы, обитающие в воде со специальным препаратом, вызывающим тревогу, напротив, предпочитают тёмные зоны и редко осмеливаются выплывать на свет. Следовательно, предпочтение темноты является признаком тревожности морского окуня.
Далее учёные выяснили, что окуни, находящиеся в течение недели в условиях закисления морской воды, также предпочитали тёмную область водоёма. Это указывает на их более выраженную тревожность по сравнению с особями из интактного водоема. Окуни, подверженные действию высокой кислотности, сохраняли своё беспокойство даже после одной недели нахождения в водоёме с приемлемым уровнем углекислого газа. Только на двадцатый день пребывания в чистом водоёме их поведение изменялось в лучшую сторону.
Исследователи утверждают, что сигнал тревоги протекает по сенсорным системам рыб, в частности по рецепторам ГАМКа (гамма-аминомасляная кислота типа А), которые также отвечают за проявление беспокойства у человека. Воздействие кислой воды приводит к изменению концентрации ионов в крови, в частности, хлорида и бикарбоната, что заставляет поток ионов двигаться через ГАМКа рецепторы. В результате изменятся нейрональная активность и, соответственно, поведение.
По словам Мартина Тресгуареса, морского биолога Scripps и соавтора исследования: «Новые результаты дают пищу для размышления. Они указывают на потенциально негативное влияние закисления океана на поведение рыб. Но именно поведение рыб, в свою очередь, может положительно сказаться на динамике роста их популяции и рыболовстве».
Доктор Тресгуарес утверждает, что тревожное поведение является проблемой для молоди морского окуня, так как они обитают в основном в густых затемненных водорослях.
«Если поведение рыб в лаборатории аналогично их поведению в дикой природе, значит морские окуни предпочитают проводить больше времени в тени, чем разведывать территорию», пояснил доктор Тресгуарес. «Это может иметь отрицательные последствия, в связи с нехваткой времени на поиск пищи или нарушением коммуникации между особями».
Изменение функции ГАМКа подтипа рецепторов у рыб первоначально было описано Филом Мандэй (Университет Джеймса Кука, Австралия), Гораном Нильссоном (Университет Осло) с коллегами. Они обнаружили, что окисление океана ведёт к ухудшению обоняния у тропической рыбы-клоуна. Работа Гамильтона, Холкомба и доктора Тресгуареса только добавила тревожное поведение к списку биологических характеристик, подверженных действию предстоящего закисления океана.
«Наука о поведении рыб относительно неисследованная область, но мы уже знаем, что рыбы способны к решению сложных когнитивных задач, и им свойственна память. Рост тревоги морского окуня может негативно отразиться на их повседневных задачах», объяснил Тревор Джеймс Гамильтон, нейробиолог Университета MacEwan и соавтор работы.
Доктор Тресгуарес отметил, что лабораторные тесты не могут полноценно спрогнозировать уровень насыщения океана углекислым газом на годы и десятилетия вперёд. «Тем не менее, наши результаты показывают, что повышение pH океанской воды может влиять на важные аспекты поведения рыб».
——
The National Science Foundation, UC San Diego Academic Senate, Scripps Institution of Oceanography, The Alfred P. Sloan Foundation, MacEwan Research Office, Arts and Science, and Student Enrichment Fund supported the research.
ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/rising_ocean_acidification_leads_to_anxiety_in_fish