Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе демонстрируют, что они могут использовать стабильный изотопный анализ глазных линз пресноводных рыб, в том числе находящихся под угрозой исчезновения и лосося, чтобы выявить историю жизни рыбы и то, что она ела на этом пути.
Они провели свое исследование, опубликованное сегодня в журнале «Методы экологии и эволюции», с помощью полевых экспериментов в Центральной долине Калифорнии.
Исследование имеет значение для управления поймами, рыбными и природными ресурсами; приоритезация усилий по восстановлению среды обитания; и понимание того, как ландшафтные нарушения влияют на рыбу.
Этот метод ранее использовался в морской среде, но это его первое применение для пресноводных рыб, многие из которых находятся под угрозой исчезновения в Калифорнии. Ведущий автор Миранда Белл Тилкок, помощник специалиста Центра исследований водоразделов Калифорнийского университета в Дэвисе, помогла внедрить эту технику для пресноводных рыб.
«Даже самые ботанические рыбные биологи говорят:« Ты можешь делать то, что с рыбьими глазами »?«» – сказала соавтор и соруководитель команды Рэйчел Джонсон, биолог-исследователь рыболовства из Юго-западного научного центра рыболовства NOAA Fisheries и сотрудник Центра наук о водоразделах Калифорнийского университета в Дэвисе. «Это захватывающий новый инструмент, который мы можем использовать для измерения ценности различных сред обитания и сосредоточения работ по сохранению."
ЕСТЬ В ГЛАЗАХ
Рыбьи глазные яблоки, как и годичные кольца, хранятся в архиве. Линзы растут слоями на протяжении всей жизни рыбы, регистрируя в качестве химических сигнатур среды обитания, использованные при формировании каждого слоя, и фиксируя пищевую ценность того, что рыба ела в каждой среде обитания.
«Это похоже на небольшой диетический дневник, который рыба ведет для нас, и это действительно приятно», – сказал Тилкок.
Чтобы раскрыть эту историю, исследователи выполняют то, что, по словам Тилкока, «похоже на чистку самой маленькой луковицы в мире.«С помощью щипцов с острым концом они снимают слой за слоем, обнажая настоящую русскую матрешку из глазных линз.
В конце находится крошечный шар, вроде того, что вы найдете в пакете кремнезема, который может разбиться, как стекло. Это ядро, где впервые начали развиваться глаза рыбы.
По сравнению с другими архивными тканями, рыбьи глазные яблоки особенно богаты белком.
Изотопные значения в пищевых сетях связываются с белком в глазу, оставляя контрольные геохимические отпечатки пальцев, которые может выявить изотопный анализ.
ОБИТАНИЕ В ГЛАЗАХ ЗАЩИТНИКА
Первые полевые эксперименты с использованием этой техники на пресноводных рыбах были проведены на объездной дороге Йоло в Центральной долине Калифорнии.
Здесь осенняя молодь чавыча росла в трех различных пищевых сетях: речной, пойменной и инкубаторной.
Затем ученые провели анализ стабильных изотопов глазных линз взрослого лосося, чтобы выявить его диету от рождения до смерти.
Стабильные изотопы – это формы атомов, которые не распадаются на другие элементы и включаются в ткани рыбы через ее питание. Их можно использовать для отслеживания происхождения, пищевых цепей и схем миграции видов.
Исходя из предпосылки, что «вы – то, что вы едите», авторы исследования изучили химические крошки углерода, азота и серы в хрусталиках глаза, чтобы определить, какие пищевые сети и среду обитания рыба использовала на разных этапах жизни.
Они обнаружили, что рыба в пойме быстро росла и, по-видимому, вырастала дополнительные пластинки или слои линз во время 39-дневного исследования по сравнению с рыбой, выращиваемой в реке или в инкубатории. Кроме того, на объездной дороге Йоло находятся рисовые поля, которые разлагаются, чтобы добавить уникальные значения серы и углерода – сильный ключ для исследователей, отслеживающих, какие места обитания используют рыбы.
«Этот инструмент не только уникален для лосося в Центральной долине», – сказал Тилкок. "Во всем мире есть много мигрирующих видов, которым нужна пресноводная среда обитания.
Если вы можете выделить их среду обитания и ценность для диеты, вы можете количественно оценить ее для долгосрочного успеха."
Например, соавтор и со-руководитель группы Карсон Джеффрес, полевой и лабораторный директор Центра науки о водоразделах Калифорнийского университета в Дэвисе, недавно применил этот метод на рыбе в Бразилии, чтобы посмотреть на изменения в пищевой сети после строительства плотины.
ГЛАЗА И УШИ РАБОТАЮТ ВМЕСТЕ
Тилкок, Джонсон и Джеффрес являются участниками проекта «Глаза и уши» Калифорнийского университета в Дэвисе, финансируемого Департаментом рыб и дикой природы Калифорнии. Проект изучает историю жизни рыб через глазные линзы и отолиты, которые находятся в ушах рыбы.
«Вы используете отолит, чтобы отследить реку или завод, где родилась рыба, на основе уникальной геологии и химического состава воды притоков в водоразделе залива Сан-Франциско», – сказал Джонсон. "Затем у вас есть глазная линза, которая сообщает вам, где он ест, чтобы помочь определить места обитания в пойме."
«Они действительно работают вместе, чтобы представить более полную картину того, как передвигается лосось и что они едят, поскольку они используют различные мозаики мест обитания в ландшафте на протяжении всей своей жизни», – сказал Джеффрес. "Теперь у нас есть инструмент, который мы так долго искали, чтобы связать преимущества молоди поймы на протяжении жизненного цикла лосося со взрослой жизнью. Это святой Грааль измерения успеха восстановления."
Дополнительные соавторы исследования: Эндрю Рипел и Джордж Уитман из Калифорнийского университета в Дэвисе, Тед Соммер из Калифорнийского департамента водных ресурсов и Джейкоб Кац из CalTrout.
Исследование финансировалось Департаментом водных ресурсов Калифорнии.