» » Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни


Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Рис. 1. Схема различий в поведении между окунями с медленным и быстрым темпами жизни. Рисунок из синопсиса к обсуждаемой статье в Journal of Animal Ecology


Особи одного вида часто отличаются друг от друга поведением: одни более активны и агрессивны, а другие спокойнее и ведут более пассивный образ жизни. В недавнем исследовании на примере речного окуня группа немецких ученых показала, что разница в активности у взрослых рыб связана со скоростью роста в период до достижения половой зрелости. Те рыбы, которые быстрее росли в это время, во взрослом состоянии были более активны. Они чаще и дальше плавали и охотились на подвижную добычу в толще воды — в отличие от своих более пассивных собратьев, предпочитающих держаться на мелководье среди зарослей водной растительности. Так что, наблюдая за животным в раннем возрасте, можно с некоторой вероятностью предсказать, как оно проведет взрослую жизнь.

В природе особи одного вида обычно несколько различаются своим поведением. В начале 2000-х годов была предложена «гипотеза темпа жизни» (pace-of-life syndrome hypothesis, см., например, M. L. Hall et al., 2015. Animal personality and pace-of-life syndromes: do fast-exploring fairy-wrens die young?), объясняющая эти различия наличием медленного и быстрого темпов жизни. Медленный темп подразумевает медленный рост, позднее созревание, невысокую скорость метаболизма, более эффективную иммунную систему и большую продолжительность жизни. У особей с быстрым темпом все наоборот; кроме того, они более активны и агрессивны. Так что темп жизни данной особи, или, шире, данного вида, интегрально описывает многие особенности поведения и физиологии.

Тем не менее данных по природным популяциям пока еще весьма мало. Недавно группа ихтиологов из Германии провела новые исследования для проверки этой гипотезы. Им удалось связать различия в темпах жизни между разными особями речного окуня (Perca fluviatilis) с несколькими другими параметрами, характеризующими каждую особь. Успеху работы способствовало применение ряда изящных современных методов.

Исследование проводили на небольшом озере, расположенном в 80 км на северо-восток от Берлина (Германия). Здесь осенью 2010 года отловили 16 половозрелых самок окуней разного размера и возраста. Их измерили, взвесили и взяли у каждой самки пробы чешуи. На чешуе рыб имеются годичные кольца, по их числу можно определить возраст особи, а их ширина пропорциональна приросту за данный год. Поэтому, зная длину рыбы на момент отлова, можно рассчитать ее размер в каждый из прошедших лет жизни. На основе существующих моделей (проверенных на окунях и других рыбах) по этим же данным можно оценить еще два важных параметра — возраст достижения половой зрелости и репродуктивный вклад (g на рисунке 4), то есть долю ресурсов, которые особь вкладывает в размножение (см. N. P. Lester et al., 2004. Interpreting the von Bertalanffy model of somatic growth in fishes: the cost of reproduction). Кроме того, был рассчитан еще один параметр — скорость роста h (средний прирост за год в миллиметрах) до момента достижения половой зрелости. Выяснилось, что h варьирует у разных особей от 61,5 до 78,7 мм в год. Репродуктивный вклад — от 0,33 до 0,46%, а возраст достижения половой зрелости составлял 2 или 3 года.

После определения количества и ширины годичных колец чешую анализировали на содержание в ней стабильных изотопов азота и углерода. Методы стабильных изотопов в настоящее время широко используются, в том числе для изучения питания животных и их положения в пищевой цепи.


Стабильные изотопы в экологии: углерод и азот

Изотопы — это разновидности атомов одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Стабильными называются нерадиоактивные изотопы, которые существуют длительное время.

Важнейшие для биологических систем элементы (водород, кислород, азот и углерод) имеют более одного стабильного изотопа. Оказывается, по соотношению изотопов конкретного элемента в биологическом объекте может многое сказать об экологии и (если это животное) образе жизни этого объекта. Поэтому анализ стабильных изотопов в последнее время стал очень популярен в экологических исследованиях.


Углерод

Углерод имеет два стабильных изотопа — 12С и 13С. Первого, более легкого, изотопа значительно больше. В большинстве природных объектов отношение 13С/12С примерно равно 0,0112. В экологии (а также других дисциплинах) применяют индекс ?13С:

?13С = [(13C/12C)образец/(13C/12C)стандарт – 1]x1000‰,

где в числителе стоит соотношение 13С/12С в искомом образце, а в знаменателе — то же соотношение в стандартном образце, за который принят белемнит Belemnitella americana из мелового периода одного из отложений в Южной Каролине (США). Оно равно 0,0112372 и является аномально высоким с точки зрения содержания 13С. Поэтому значение ?13С для большинства других образцов отрицательное. А поскольку отклонение от стандарта малo, оно измеряется в промилле (‰).

Индекс ?13С может зависеть от многих факторов. Тем не менее основной источник углерода в живых организмах любого трофического уровня так или иначе связан с фотосинтезом. У большинства растений происходит С3-фотосинтез (цикл Кальвина), который сдвигает соотношение в пользу более легкого изотопа 12С. Некоторые растения (например, кукуруза и некоторые другие злаки) способны на С4-фотосинтез (цикл Хетча — Слэка — Карпилова), продукты которого богаче тяжелыми атомами 13С.

Посмотрим теперь, что же происходит в озерах, где большинство растений имеют С3-фотосинтез. В результате поглощения 12С при фотосинтезе растворенный в воде углерод обогащается тяжелым изотопом 13С (ведь легкого изотопа становится меньше). Однако при последующем отмирании водорослей происходит обогащение поверхностных вод легким углеродом 12С, который высвобождается из растений. Поэтому в пелагиали (толще воды) озера ?13С меньше, чем на мелководье у берегов (M. J. Vander Zanden and J. B. Rasmussen, 2001. Variation of ?15N and ?13С trophic fractionation: implication for aquatic food web studies), ведь на мелководье погруженная растительность и водоросли продолжают активно поглощать 12С. Таким образом, значение ?13С в чешуе рыб-хищников (таких, как окунь) может указывать, где они чаще кормятся — у берега или в толще воды.


Азот

Азот также имеет два стабильных изотопа — 14N и 15N. Тяжелый азот имеет зачастую органическое происхождение, поэтому соотношение 15N/14N увеличивается с повышением трофического уровня (см. Пищевая цепь). Так, у травоядных значения 15N/14N выше, чем у растений, а у хищников — выше, чем у травоядных. Поэтому соотношение 15N/14N, обозначаемое ?15N и измеряемое в промилле, связано с тем, к какому трофическому уровню принадлежит данный организм.


Для изучения перемещений пойманным рыбам вживляли передатчик массой около 12 г, каждые 9 секунд испускающий уникальный ультразвуковой сигнал. Сигналы от передатчиков воспринимались и записывались разработанной авторами системой акустической телеметрии. Она состояла из 20 беспроводных гидрофонов с картами памяти, погруженных на глубину в среднем 4 м по всему озеру (рис. 2).


Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Рис. 2. А — схема озера с размещенными в нем гидрофонами. Б — экспериментальная проверка точности данных, полученных с гидрофонов (для этого в озере запускали плавающую модель с двумя передатчиками). На рисунке линиями разного цвета показаны реальный путь перемещения модели по озеру и два пути, рассчитанные по данным каждого из передатчиков. Рисунок из статьи H. Baktoft et al., 2015. Performance assessment of two whole-lake acoustic positional telemetry system — is reality mining of free-ranging aquatic animals technologically possible?


Передвижения рыб анализировали за два двухнедельных периода: 15–28 ноября 2010 года и 15–28 января 2011 года. Это время как раз не попадает на сезон нереста, то есть рыбы жили обычной жизнью. Исследователи определили расстояние, которое суммарно проплыл каждый окунь, а также режим активности рыб. Для детального анализа режима каждые сутки разделили на трехминутные отрезки. Если окунь в основном передвигался, данный отрезок времени считали периодом активности, если же он большую часть времени находился на одном месте, это считалось периодом неактивности (рис. 3).


Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Рис. 3. Пример траектории окуня. Кружочками показаны трехминутные отрезки (белые — периоды активности, черные — периоды неактивности). Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Animal Ecology


Основные результаты проведенного исследования — выявленные корреляции между разными параметрами. Они отображены на рис. 4. Выяснилось, что окуни, которые в молодости быстрее росли, во взрослом состоянии были более активны (рис. 4, b) и за время наблюдений проплыли большее расстояние (рис. 4, а). Были выявлены связи и c репродуктивным вкладом: те рыбки, которые больше вкладывали в свое потомство (более высокое значение g), были в целом более активны (чаще меняли трехминутные периоды неактивности на активность, рис. 4, c). Наконец, содержание изотопа углерода ?13С оказалось отрицательно связано с репродуктивным вкладом (рис. 4, d). Иными словами, более активные окуни чаще охотятся в пелагиали и больше вкладывают в свое потомство. А вот содержание в чешуе изотопа азота ?15N не было связано ни с одним из изучаемых параметров.


Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Окуни, которые быстрее росли в детстве, активнее ведут себя во взрослой жизни

Рис. 4. Взаимосвязи между изученными параметрами. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Animal Ecology


Подытожим. Во взрослом состоянии более активные рыбы предпочитают держаться в пелагиали и охотиться на подвижную и крупную добычу — более мелких рыб. Все-таки, окуни — это хищники. Кроме того, репродуктивный вклад активных рыб был выше. Таким образом, эти особи имели преимущество перед своими более пассивными сородичами, которые держатся на мелководьях среди зарослей водной растительности и питаются бентосными беспозвоночными. Схематически эти два стиля жизни показаны на рис. 1. Но самое интересное в том, что эти различия положительно коррелируют со скоростью роста в молодости. Предполагают, что быстрый рост молодой особи позволяет сократить период уязвимости от более крупных хищников. Во взрослом состоянии такие рыбы продолжают вести себя активно и рискованно, охотясь за крупной добычей в пелагиали. Пока неясно, однако, чем обусловлены различия в скоростях роста разных особей — генетическими особенностями или, например, различиями в питании. Но из статьи следует, что, уже наблюдая за окунем в «детстве», можно с некоторой вероятностью предсказать, как он будет вести себя во взрослой жизни.

Источник: Shinnosuke Nakayama, Tobias Rapp and Robert Arlinghaus. Fast-slow life history is correlated with individual differences in movements and prey selection in an aquatic predator in the wild // Journal of Animal Ecology. 2017. V. 86. P. 192–201. DOI: 10.1111/1365-2656.12603.

Алексей Опаев


07 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Гибридизация повышает способность к расселению жуков-зерновок

На примере сельскохозяйственных вредителей — жуков-зерновок — впервые экспериментально показано, что слияние двух или более генетически разнородных популяций одного вида приводит к увеличению

Поздние детеныши садовой сони растут не так, как ранние

Животные могут по-разному распоряжаться энергией, которую они получают из пищи: запасать ресурсы впрок или расходовать их на рост. Максимальные темпы роста достигаются только при неблагоприятных

У сейшельских камышевок длина теломер в сытые годы сокращается медленнее

Сокращение концевых участки хромосом — теломер — в течение жизни характерно как для людей, так и для животных. У сейшельских камышевок постепенное уменьшение длины теломер связано с обилием пищи: чем

Сообразительность ворон зависит от размера группы

У социальных австралийских ворон-свистунов (Gymnorhina tibicen) птицы из больших коллективов в среднем быстрее справляются с разнообразными задачами на сообразительность. Кроме того, обнаружена

Разнообразие белков гистосовместимости повышает репродуктивный успех у самцов камышовок и снижает у самок

Чаще всего конфликт полов у животных — ситуация, когда самцам и самкам выгодно разнонаправленные изменения какого-либо признака, — связана со сферой размножения. Но недавно у дроздовидных камышовок

Почему мы не умираем сразу после секса

Люди не умирают сразу после секса, так как мы — итеропарны, и это отличная новость, потому что другие варианты означают немедленную смерть после спаривания. Итеропарные животные могут давать
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Эффективна ли саентология?«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыСветодиодные светильники для наружного освещенияРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаПочему мы стареем? Новая теория ученыхNASA получило новые снимки Большого красного пятна Юпитера