В отсутствии багамских гамбузий вида Gambusia hubbsi, большеротый гобиоморус (Gobiomorus dormitor) спускается по пищевой цепи и начинает поедать насекомых, улиток и ракообразных, т.е. живых объектов, которых обычно поедают гамбузии. Это приводит к изменению поведения гобиоморусов, соотношения самцов и самок, и их внешнего вида.

Gobiomorus dormitor является представителем семейства Eleotridae. Данный вид населяет тропические и субтропические прибрежные области с пресной или солоноватой водой. Обнаруживается на Карибах, Юго-Восточной Флориде, южном Техасе и Атлантическом склоне Центральной и Южной Америки. Гобиоморус катадромная или амфидромная рыба. Её нерест и развитие личинок проходит в морской воде, однако известны случаи размножения во внутриматериковых озерах и водохранилищах. В прибрежных реках и озерах (их родовая среда обитания) особи Gobiomorus dormitor ведут придонный образ жизни (бентосные). Эти хищники используют засадническую стратегию нападения и питаются рыбой и крупными беспозвоночными.

На Багамском архипелаге данный вид встречается только на острове Андрос, где он колонизировал многочисленные внутриостровные Голубые дыры. Заселение гобиоморуса произошло 15000 лет назад, когда подъем уровня моря привел к затоплению древних вертикальных пещер. Голубые дыры имеют около 127 метров в диаметре (от 50 до 304 метров). Их берега обрывистые, высотой около 40 метров (от 7 до 105 метров). В этих пещерах гобиоморус населяет мелководье и перемещается вертикально, вдоль пещерных стен.

Внутри различных Голубых дыр изолированы многие виды животных. Эта среда обитания является «природной лабораторией», предоставляющей модельные системы для изучения дивергентной адаптации и экологического видообразования.

По словам Райана Мартина (Ryan Martin), доцента кафедры биологии Западного резервного университета Кейза и ведущего автора исследования, одним из главных вопросов эволюционной биологии является предсказание изменений. В случае с гобиоморусом, исследователи могут точно предсказать изменение экологии и внешнего вида этих рыб.

«Потенциально, эволюция должна происходить закономерно и прогнозироваться, но для того, чтобы в этом убедиться, нам необходимо провести больше экспериментов.» — отмтил Мартин.

Мартин выполнял работу вместе с Р. Брайаном Лангергансом (R. Brian Langerhans), доцентом биологических наук в Государственном университете Северной Каролины, и Мэттью Д. Мак-Ги (Matthew D. McGee), аспирантом популяционной биологии Калифорнийского университета в Дэвисе. Их находка опубликована в мартовском номере журнала «Biological Journal of the Linnean Society».

В конечном счете, исследователи надеются предсказывать последствия урбанизации, пригородной застройки и перемещения людей на среду обитания диких видов животных, а также последствия природных факторов, которые быстро изменяют окружающую среду. В рамках опубликованной работы они рассматривали природу, как относительно простую естественную экосистему. Авторы изучили возможность предсказывать ответ видов на серьезные изменения в естественном рационе питания, которые происходят на отрезке нескольких тысяч лет.

Исследователи воспользовались преимуществом «естественной лаборатории», находящейся в глубоких Голубых дырах на строве Андрос на Багамах. Эти дыры представляют собой подводные пещеры, наполненные морской водой и увенчанных слоем пресной воды. Многие из них изолированы и являются убежищем простых сообществ видов, включая рыб, обитающих в верхни пресных слоях.

В более ранней работе, Лангерганс изучил изменения Багамских гамбузий (Gambusia hubbsi), населяющих Голубые дыры, в присутствии и отсутствии гобиоморусов (Gobiomorus dormitor).

Обнаружение двух дыр, в которых обитали только гобиоморусы, позволило предсказать изменения этих рыб в отсутствии их естественной добычи — гамбузий (Gambusia hubbsi). Генетические исследования определили изоляцию некоторых популяций хищника от родственных популяций в течение нескольких тысяч лет.

Среди 30 изменений, прогнозируемых учеными, подтверждение получили 22. Остальные факторы не показали изменений — изменение неизмеряемого фактора происходило по схеме, которая не предсказывалась.

Среди наиболее впечатляющих изменений отмечаются:
1. Возрастание соотношения самцов:самок. Отсутствие энергии, которая обычно поступает при поедании рыбы добычи, приводит к нехватке каллорий. Вероятно, это ведет к снижению выживаемости самок в репродуктивный период;
2. Отсутствие рыбы заставляет гобиоморусов перебираться на мелководье, где они питаются множеством пищевых объектов. Интересно, что рацион сильно варьирует в зависимости от места обитания;
3. Гобиоморусы, живущие рядом гамбузиями и, соответственно, питающиеся ими, имеют более вытянутое тело. Для осуществления молниеносных бросков их тело наиболее высокое ближе к хвосту. Рот крупный и широко открывается для захвата рыбы. Гобиоморусы, лишеные рыбной добычи, питаются беспозвоночными, поэтому имеют более высокую голову с небольшим ртом. Подобное строение рта позволяет создавать засасывающий эффект для захвата мелкой добычи.

Мартин отметил — «Физические различия особей, поедающих рыб от особей, поедающих беспозвоночных, отражают модель, которая наблюдается у многих видов рыб по всему миру. Она четко зафиксирована для дальних родственных видов, питающихся различной добычей. В данной работе мы обнаружили, что существенные изменения наблюдаются в гораздо более короткие сроки.»

Авторы исследования хотят продолжить работу и проверить, прозошло ли возникновение нового вида Гобиоморусов. Для этого они определят возможность скрещивания двух разобщенных популяций — поедателей рыб и беспозвоночных.

Кроме того, для определения возможности исчезновения различий между разобщенными популяциями, несколько особей будут перемещены на выращивание в контроллируемые условия лаборатории. Это позволит определить, является адаптация к окружающей среде временной или необратимой.
——
Ryan A. Martin, Matthew D. McGee, R. Brian Langerhans. Predicting ecological and phenotypic differentiation in the wild: a case of piscivorous fish in a fishless environment. Biological Journal of the Linnean Society, 2015; 114 (3): 588.