«Используя этот метод, мы можем проследить, где родился лосось и куда он перемещался, пока рос в реках и ручьях», – говорит геохимик из Университета Юты Диего Фернандес, соавтор исследования, опубликованного 15 мая в журнале Science. Достижения. "Это может быть полезно для защиты рыб и понимания того, сколько лосося мы можем взять у природы."
Генетические исследования лосося, пойманного в соленой воде, ранее определяли водораздел, где вылупились рыбы, но не группы ручьев и не то, где они проводили время во время роста, говорит Тур Серлинг, также геохимик из Университета Юты и соавтор.
В новом исследовании ученые из университетов Юты, Вашингтона и Аляски Фэрбенкс и США.S.
Геологическая служба проанализировала соотношение изотопов стронция в отолитах, также известных как ушные камни или ушные кости, из 255 чавычей, пойманных в Бристольском заливе на юго-западе Аляски. В ходе исследования было определено, где рыба вылупилась и провела время в семи различных группах от двух до пяти ручьев в водоразделе реки Нушагак, третьей по величине реки на западе Аляски.
Дикий лосось во всем мире находится под давлением многих интересов: горнодобывающей промышленности, лесозаготовок, плотин гидроэлектростанций, инкубаториев, промышленности и коммерческого, спортивного и натурального рыболовства.
«Нарушения популяций лосося могут варьироваться от крупномасштабных нарушений из-за быстро меняющегося климата до мелкомасштабных нарушений, таких как потеря среды обитания или загрязнение в результате промышленного освоения пресноводных водотоков, которые являются нерестилищами лосося», – говорится в исследовании. автор, Шон Бреннан, выпускник факультета биологии Университета штата Юта в 2007 г., ныне постдоктор Вашингтонского университета.
«Не зная, в каких средах обитания обитает рыба и какие среды обитания используются рыбами в критические периоды их жизни, очень трудно понять, как популяции могут реагировать на некоторые нарушения, и разработать эффективные стратегии сохранения», – говорит Бреннан, руководивший исследованием. в качестве докторанта Университета Аляски в Фэрбенксе и гостя в Университете штата Юта, где проводились лабораторные работы.
Он говорит, что исследование может иметь важные последствия для понимания того, как утрата среды обитания и загрязнение могут повлиять на лосося, если предлагаемая галечная шахта будет построена в верховьях реки Нушагак. Против разработки месторождения меди, золота и молибдена выступают рыбаки и охотники, экологи, местные жители и федеральные регулирующие органы.
Бреннан, Фернандес и Серлинг провели исследование с Кристианом Циммерманом из США.S. Геологическая служба в Анкоридже, и Меган Макфи и Мэтью Вуллер из Университета Аляски в Фэрбенксе. Исследование финансировали USGS и Alaska Sea Grant.
Соленое озеро, Фэрбенкс, Сиэтл – и лосось
Бреннан вырос в Солт-Лейк-Сити, и его родители до сих пор там живут. Будучи бакалавром биологии в Университете штата Юта, он работал с Серлингом и профессором биологии Джимом Элерингером, который первым провел анализ различных соотношений химических изотопов для многих целей. К ним относятся отслеживание источников наркотиков, фальшивой валюты и взрывчатых веществ; определение того, где жили и люди, и слоны, анализируя их волосы; датирование слоновой кости, чтобы узнать, является ли это незаконным или освобожденным от запретов; и использование окаменелых зубов для анализа рациона предков человека и животных в ходе их эволюции.
«Я порезал зубы – задуманная игра слов – в изотопной экологии в лабораториях Тьюра и Джима», – говорит Бреннан. Для нового исследования «все анализы и лабораторные работы проводились в Университете штата Юта под руководством Диего и Туре. В ходе проекта я проводил от двух до шести месяцев в году в лаборатории Университета Юты."
Геология и вода отражаются в ушных костях рыб
Когда приходит время размножаться, лосось покидает море и плывет по рекам, чтобы нереститься и умереть. Птенцы растут в пресноводных ручьях, плавают в море и достигают зрелого возраста.
В исследовании участвовали отолиты чавычи – камни, обнаруженные в слуховых проходах рыб. Это не настоящие кости.
В отличие от кости, которая представляет собой фосфат кальция, отолиты представляют собой карбонат кальция и функционируют как внутреннее ухо, участвуя в ориентации, балансе и восприятии звука. Они имеют форму ромбов и могут достигать полдюйма в длину у лосося.
У отолитов ежедневно вырастают новые внешние слои или полосы по мере взросления молоди, и эти слои содержат стронций из водотока, где рождаются и плавают лосось. Отношения стронция-87 к стронцию-86 в воде – и, следовательно, в отолитах – в конечном итоге отражают соотношения в породах, размытых потоками.
В более ранних исследованиях ученые брали пробы воды из притоков Нушагак и отолиты молоди лосося и слизистой бычка – рыбы, которая остается на месте на всю жизнь, – чтобы продемонстрировать, что соотношения стронция в породах коррелируют с соотношениями стронция в ручьях и отолитах.
В новом исследовании Бреннан собрал отолиты чавычи, выгруженной с лодок на консервном заводе Peter Pan Seafoods в Диллингеме, Аляска.
Был сезон нерки, и чавычи были случайным приловом на этом промысле.
В Университете штата Юта отолиты разрезали по длине.
Затем лазер неоднократно поражал каждый отолит, от внутреннего к внешнему слою, обеспечивая образцы с изменяющимся соотношением изотопов стронция с момента вылупления рыбы до момента ее выхода в море.
«На каждом отолите есть буквально тысячи измерений», – говорит Серлинг.
Фернандес добавляет: «Они похожи на микровзрывы.
Вы создаете крошечные, крошечные частицы, которые переносятся в масс-спектрометр.«Показывая, как соотношение стронция-87 к стронцию-86 менялось с течением времени, мы получаем всю историю жизни лосося», – говорит он.
Исследование показало, где каждая рыба была вылуплена и жила на карте, показывающей семь различных цветных наборов ручьев в водоразделе Нушагак размером 90 на 150 миль. Каждый цвет представляет собой диапазон соотношений изотопов стронция.
Серлинг говорит, что эти соотношения различаются, потому что породы ближе к Бристольскому заливу представляют собой вулканические образования Алеутской дуги, в то время как породы дальше к северу намного старше, осадочные породы.
Находки
Исследование показало, что 71 процент проанализированной чавычи произошел только из трех из семи групп ручьев в водоразделе Нушагак. Только в одном бассейне обитало 27 процентов чавычи.
«Если вы знаете, что какой-то процент идет в поток, вы знаете, что поток важен», – говорит Фернандес.
Доля чавычи из каждого из семи различных водотоков или групп водотоков хорошо коррелировала с предполагаемым объемом среды обитания в каждой из этих областей.
В течение трех дней, когда Бреннан собирал чавычу, доля лосося в некоторых ручьях увеличивалась, тогда как в других притоках, в основном в верхних районах водораздела Нушагак, она уменьшалась.
Отслеживание рыб по соотношению изотопов стронция показало, что у чавычи было четыре различных жизненных цикла: 72 процента рыб оставались там, где они вылупились, до тех пор, пока они не поплыли вниз по течению к Бристольскому заливу и Тихому океану; 17 процентов остались в основном там, где они вылупились, за исключением коротких набегов вниз по течению в нижнем течении реки Нушагак непосредственно перед плаванием в море; 7% переплыли в другой ручей, откуда вылупились, и оставались там до выхода в море; и 4 процента покинули место своего рождения и направились к другому ручью, а затем совершили набег в нижнее течение реки, прежде чем отправиться в море.
Серлинг отмечает, что почти 30 процентов лососей имели более сложную историю жизни, чем просто вылупление и выращивание в одном месте.
Исследование «обеспечивает основу того, как этот водораздел используется рыбой в настоящее время – исходный показатель для будущего сравнения, связанного с изменением климата, переловом рыбы или другими экологическими стрессами», – добавляет он.
Исследователи полагают, что их метод будет работать с другими видами лосося и рыб, а также в других условиях, где геология дает разные соотношения изотопов стронция.