Мальки рыб в океане держатся родственными стайками

Рис. 1. Большеротый морской окунь (Sebastes diploproa) обитает в 20–30 км от берега на глубине нескольких сот метров, доживая до ста лет. Особи созревают в 6–7 лет; самки собирают сперму от нескольких самцов, которой и оплодотворяют икринки. Икринки проходят развитие в яичниках, там же выклевываются личинки, проводя внутри материнского тела несколько первых дней перед выходом наружу. Общее число рожденных личинок у этих рыб составляет около 250 тысяч. Фото © Sandro Menzel с сайта flickr.com/photos/smenzel

Команда американских ученых выполнила генетический скрининг молоди морского окуня, пойманной единовременно у берегов Орегона. Выборка представляла собой мальков, приплывших к берегу после года, проведенного в пассивных скитаниях в толще морских вод. Как показали генетические тесты, даже после года дрейфа с гидродинамическими потоками разного толка мальки не расплываются, обнаруживая высокую степень родства в конечной точке своего непредсказуемого путешествия. Это означает, что расселительная стадия жизни, вопреки общепринятому мнению, имеет неслучайный характер. И пока мало что известно о законах этого этапа жизни рыб.

Сентябрь, побережье Орегона (Северная Америка). В нескольких сотнях метров от берега в воде плавают притопленные темные сетчатые цилиндры, открытые с одной стороны. Это ловушки-коллекторы, в которые ихтиологи надеются поймать мальков большеротого морского окуня (Sebastes diploproa; рис. 1). К сентябрю мальки этого вида уже около года плавали в открытых водах тихоокеанских водах в 20–30 км от берега и теперь должны подойти к мелководьям для нагула. Поставленные ловушки похожи на их естественные убежища в виде плавающих пучков водорослей, так что ученые надеются обнаружить мальков в этих ловушках-коллекторах. Всё продумано для решения давней загадки — понять, как расселяются мальки морского окуня. Морской окунь в данном случае интересен даже не сам по себе, а как модель для изучения путей расселения пелагических личинок рыб. Эта стадия жизненного цикла с трудом поддается исследованию, так как мечение или любой другой способ отслеживания перемещения отдельных мальков невозможен по техническим причинам. Поэтому ученым в принципе мало что известно об этом периоде рыбьей жизни.

Согласно общепринятой точке зрения, не лишенной здравого смысла, во время расселительной фазы личинки и мальки пассивно разносятся течениями — всеми, в которые забросит их пелагическая судьба. Так что распределение подрощенной молоди должно быть более или менее случайным. Если это так, то можно применять любые генетические модели со случайным перемешиванием генов и признаков. А если ситуация отклоняется от случайной, то модели следует серьезно скорректировать. Кроме того, любое отклонение от случайности укажет на некие неизвестные нам явления природы, связанные с этой скрытой от нас фазой жизненного цикла рыб. И то и другое актуально и притягательно для науки.

Ученые из Орегонского университета и Орегонского отделения службы дикой природы и рыболовства нашли способ проверить, случайно или неслучайно расселяются потомки одной родительницы после «пелагического» года. Именно для этого и понадобились семь ловушек-коллекторов. Установленные на расстоянии от 0,5 до 1 км друг от друга вдоль четырехкилометровой береговой линии, они должны были принести улов мальков-годовиков морского окуня, которые подходили к берегу в определенный период времени. Это те самые мальки, которые после года скитаний выжили и добрались до мест нагула. Здесь каждый год самки рождают около 10 миллионов личинок — так что теоретически в улове должно быть равно представлено счастливо выжившее потомство многих самок.

В ловушках оказалось 538 мальков, из них ученые генотипировали 491 малька, выявив степень их родства (рис. 2). Это своего рода метки, свидетельствующие о перемещении групп особей. Уникальный набор мутаций в 20 полиморфных локусах позволил надежно определить братьев и сестер (включая и потомство от разных отцов), оказавшихся в начале сентября вместе у берегов Орегона после года, проведенного в неспокойных водах открытого океана.

Рис. 2. Места сбора проб ловушками вдоль береговой линии Орегона. Цифры показывают число мальков, пойманных в каждую ловушку за первую декаду сентября. Карта из обсуждаемой статьи в PNAS

Период наиболее массового заплыва мальков в ловушки совпал с ослаблением течения, идущего обычно от берега во внешние воды, и с усилением обратного течения к берегу. Поэтому неудивительно, что доля подошедших к берегу мальков именно в это время — в первую декаду сентября — составила подавляющее большинство пойманных мальков. Это лишний раз доказывает, что перемещение мальков согласуется с океаническими течениями и другими локальными гидродинамическими событиями. С другой стороны, генотипирование показало весьма высокую степень родства мальков, оказавшихся в это время в одном месте — то есть на расстоянии, не превышающем дистанцию от одной ловушки до другой, или вообще в одной ловушке. 57 мальков из выборки (а это около 11% пойманных рыбок) оказались братьями и сестрами (рис. 3). Если учесть, что пополнение в данной популяции насчитывает около 10 миллионов мальков, то эти 11% выглядят весьма сильным отклонением от случайности. Иными словами, десятую долю всего пополнения в конкретном месте составляют родственные мальки.

Рис. 3. 57 родственных мальков (каждая рыбка обозначена кружком), выловленных вдоль четырехкилометровой береговой линии Орегона; цвет кружков обозначает ловушки, отмеченные на карте выше. Линии между кружками отмечают высокую долю общих аллелей, которая интерпретируется как показатель родства (длина линий определяется лишь удобством чтения рисунка). Хорошо видна группа из 35 рыбок, взаимосвязанных друг с другом в «родственный узел», еще 22 рыбки близки друг к дружке попарно: часть поймана в одну ловушку, часть — в разные. Схема из обсуждаемой статьи в PNAS

Как можно объяснить высокую долю родственных мальков, оказавшихся вместе после года пелагического дрейфа? Можно предложить несколько логичных гипотез.

Во-первых (и это обычно для многих видов), молодь возвращается к местам своего рождения — это явление называется хоминг. Но в случае морского окуня хоминг невозможен, так как мальки рождаются в глубоких водах в 20–30 км от берега.

Во-вторых, высокий процент родственной молоди может быть следствием повышенного выживания потомства нескольких успешных родителей. Модели, однако, показывают, что после 3–4 месяцев в высокодинамичной среде доля этого успешного потомства станет неразличимой в большой выборке.

Остается предположить, что потомство каждой самки в течение всего первого расселительного года старается держаться вместе, одной стайкой. Трудно представить себе, как мальки, вышедшие из икринок далеко от берега, на глубине, немедленно подхваченные течениями и унесенные в толщу океана, не имеющие еще возможности сопротивляться водным потокам, день за днем отслеживают близость братьев и сестер и стараются не отстать друг от друга.

Нам трудно это представить, потому что наши модели поведения мальков рыб, по всей видимости, очень далеки от реальной картины. И было бы весьма интересно понять, какие механизмы помогают крошечным личинкам рыб держаться друг дружки. Это, на мой взгляд, более увлекательная и перспективная проблема, чем корректировка моделей генетического разнообразия и эффективной численности популяции на основе тех или иных выборок. Хотя нужно признать, что насущные задачи стабильного природопользования, в частности промысла такого важного хозяйственного вида, как Sebastes diploproa, требует именно совершенствования моделей запаса, пополнения и эффективной численности, которая рассчитывается на базе генетического разнообразия пополнения.

Источник: Daniel Ottmann, Kirsten Grorud-Colvert, Nicholas M. Sard, Brittany E. Huntington, Michael A. Banks, Su Sponaugle. Long-term aggregation of larval fish siblings during dispersal along an open coast // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. V. 113. no. 49. P. 14067–14072. Doi: 10.1073/pnas.1613440113.

Елена Наймарк