В состав группы входили научный сотрудник ИТАКУРА Хикару (из Высшей школы науки Университета Кобе и зарубежный научный сотрудник JSPS в Университете Мэриленда), специально назначенный исследователь ВАКИЯ Риоширо (из Токийского университета), доктор. Мэтью Голлок (из Лондонского зоологического общества) и доцент КАЙФУ Кензо (Университет Тюо).
Результаты этого исследования были опубликованы 29 мая в британском научном журнале Scientific Reports.
Основные моменты:
Впервые в мире это исследование продемонстрировало, что угри могут стать полноценным суррогатным видом для сохранения разнообразия пресноводных водоемов.
Считается, что усилия по восстановлению популяций угрей посредством восстановления и сохранения речной среды будут полезны не только для защиты угрей, но и для пресноводных видов в целом.
Выявлено, что два вида угрей: японский угорь (Anguilla japonica) и гигантский пятнистый угорь (A. marmorata), могут служить в качестве суррогатных видов всех трех категорий: зонтичных, индикаторных и флагманских (* 1).
Выявлено, что эти два вида угрей встречаются во всех частях рек, от верхнего до нижнего, что делает их наиболее широко распространенными среди пресноводных организмов.
Кроме того, анализ стабильных изотопов (* 2) показал, что эти виды угрей являются хищниками более высокого порядка в пресноводных экосистемах.
Исследователи исследовали количественную взаимосвязь между угрями и другими диадромными мигрирующими видами (показывающими биоразнообразие), обнаружив, что присутствие угрей является хорошим признаком связи между рекой и океаном и, следовательно, индикатором пресноводного биоразнообразия.
Предпосылки исследования
Хотя пресная вода покрывает только 2.3% поверхности Земли, он обеспечивает разнообразные среды обитания, которые поддерживают гораздо большее количество видов на площади, чем наземные или морские экосистемы. Однако в то же время пресноводные экосистемы пострадали от значительного ухудшения и потери биоразнообразия из-за сосредоточения вокруг них населения.
В результате гораздо больше пресноводных видов находятся под угрозой исчезновения, чем виды, принадлежащие к другим экосистемам. Треть пресноводных видов классифицирована как «находящиеся под угрозой исчезновения» в Красном списке видов, находящихся под угрозой исчезновения Международного союза охраны природы (МСОП).
Сложно контролировать все виды, составляющие эти экосистемы, и управлять ими, чтобы защитить биоразнообразие. По этой причине считается, что, сосредоточив усилия по сохранению одного или нескольких видов, мы можем понять функции, динамику ресурсов и структуры биологических сообществ, к которым они принадлежат. Эти знания можно использовать для управления и сохранения биоразнообразия. Эти суррогатные виды классифицируются как зонтичные, индикаторные или ведущие в соответствии с целями сохранения.
До сих пор некоторые крупные виды млекопитающих и птиц были предложены в качестве суррогатных видов.
Два вида угрей, которые были предметом этого исследования, являются катадромными, что означает, что они являются мигрирующими видами, которые нерестятся в океане и растут в реках и прибрежных водах. Ангиллидных угрей можно встретить почти во всем мире (за исключением полярных районов); в разнообразных водных средах 150 стран, включая внутренние заливы и все участки рек от истока до устья.
В этом исследовании ученые сосредоточились на уникальном жизненном цикле угрей и подтвердили, что они могут служить зонтиком, индикатором и флагманом.
Они предполагают, что угри являются всеобъемлющим суррогатным видом для сохранения пресноводного биоразнообразия.
Методология исследования
Угорь и другие пресноводные организмы (рыба и крупные ракообразные, такие как крабы и креветки) были собраны с 78 участков, расположенных выше и ниже по течению в шести реках Японии с помощью электрошокера (три материковые реки на Кюсю и Хонсю и три реки на Амами- Остров Осима). Японский угорь в основном обитает в реках материка, тогда как гигантский пятнистый угорь в основном обитает в реках Амами-Осима. Чтобы определить пригодность этих двух видов в качестве индикаторных и зонтичных видов для сохранения биоразнообразия, было проанализировано распределение отобранных угрей и пресноводных организмов в реках и исследованы их трофические уровни в пищевой сети.
Кроме того, исследователи также исследовали количественную взаимосвязь между количеством угрей и количеством других мигрирующих диадромных видов (биоразнообразие), а также факторы окружающей среды, влияющие на это. Япония – горная страна, в которой много небольших быстрых рек.
Было предсказано, что мигрирующие виды, которые перемещаются между морем и реками в течение своего жизненного цикла, будут преобладать в экосистемах пресноводных рек. Поэтому большое количество мигрирующих видов интерпретировалось как индикатор биоразнообразия.
Результаты каждого из полевых исследований японских угрей и гигантских пятнистых угрей показали, что они были наиболее широко распространенными из всех пресноводных видов в речных местообитаниях.
Японские угри покрывали 87% исследуемых рек материковой части Японии, тогда как гигантский крапчатый угорь был обнаружен в 94% рек Амами Осима, использованных в этом исследовании. Стабильные изотопные анализы мышечной ткани угря и других пресноводных организмов были проведены для оценки их трофических уровней. Результаты показали, что средний трофический уровень видов угрей был больше трех, что указывает на то, что они являются хищниками более высокого порядка, и эти значения были значительно выше, чем у других пресноводных организмов.
Эти результаты подтверждают потенциал угрей как зонтичных видов и показывают, что им в пищу требуется широкий спектр животных более низкого трофического уровня.
Это исследование подтвердило присутствие 48 видов пресноводных организмов, в том числе рыб и ракообразных.
Как и предполагалось, в общей сложности 80% из них были мигрирующими видами (78% на Хонсю / Кюсю и 91% на острове Амами Осима). Кроме того, существует положительная корреляция между количеством японских угрей или гигантских пятнистых угрей и количеством других мигрирующих видов. Статистическая модель использовалась для исследования различных факторов окружающей среды, которые могут влиять на обе эти группы. Исследователи обнаружили сильную отрицательную корреляцию между количеством угрей и других мигрирующих видов и следующими двумя точками; «расстояние от места исследования до моря» и «совокупная высота надречных сооружений, таких как плотины или плотины, которые виды должны пройти, чтобы добраться от моря до места исследования».
Эти факторы влияют на связь реки и океана для мигрирующих видов. Другими словами, эти результаты подразумевают, что положительная корреляция, обнаруженная между количеством угрей и количеством других мигрирующих видов, вероятно, является косвенной связью через соединение реки и океана. В районах с высокой связностью реки и океана (i.е., им легко плыть вверх по течению), будет больше угрей и других мигрирующих видов. И наоборот, если связь между рекой и океаном будет низкой, этих видов будет меньше.
Эти результаты показывают, что угри являются индикатором хорошей связи между рекой и океаном, а значит, и индикатором биоразнообразия.
Это исследование показало, что заречные сооружения негативно влияют на угрей и другие мигрирующие виды. Было указано, что угри могут лазить по таким сооружениям вертикально, если сооружения мокрые. Однако заречные сооружения препятствуют передвижению угрей, кроме того, было показано, что они вызывают сокращение численности многих видов угрей.
В этом исследовании было показано, что даже препятствия высотой менее 1 метра могут оказать негативное влияние на распространение угрей. Предыдущие исследования показали, что потеря среды обитания, вызванная этими речными сооружениями, является ведущим фактором сокращения численности угрей. Во многих других исследованиях сообщается, что распространение других мигрирующих видов ограничивается этими структурами так же, как и угри.
Угри – индикатор связи реки и океана. Есть надежда, что улучшение и поддержание этой связи для угрей значительно увеличит биоразнообразие пресноводных экосистем.
В 2016 году МСОП принял решение «Продвижение ангиллид как флагманских видов для сохранения водных ресурсов».
Это определение было основано на повсеместном сокращении численности угрей, последствиях ухудшения и разрушения среды обитания, а также на глобальном распространении угрей и их уникальной катадромной миграции. Как показано в этом исследовании, у угрей есть следующие важные аспекты, которые делают их подходящими в качестве флагманского вида; это широко распространенные хищники высшего порядка, которые, как правило, крупнее других пресноводных организмов и легко идентифицируются.
Рассматривая угрей с точки зрения их важности с экологической, коммерческой и культурной точек зрения, мы можем сделать вывод, что они с древних времен обеспечивали разнообразные экологические услуги во всем мире.
Угри встречаются почти по всему миру и служили источником пищи в разных странах и эпохах. Они сыграли свою роль в культурах питания, в литературе и искусстве, в легендах и системах верований.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что угри обладают способностью повышать осведомленность общественности во всем мире об экологических проблемах, что связано с их ценностью как ведущего вида.
В заключение, угри могут служить индикатором, зонтиком и флагманом видов, что делает их всеобъемлющим суррогатом для сохранения пресноводного биоразнообразия.
Дальнейшие разработки
Это исследование подтвердило возможность использования угрей в качестве суррогатного вида с использованием японских рек в качестве модели.
Эти результаты могут быть применены к регионам, где, как в Японии, мигрирующие виды доминируют в пресноводных экосистемах, например к островам, которые являются относительно новыми в геологическом отношении. С другой стороны, континентальные пресноводные экосистемы, например, имеют более высокое разнообразие основных пресноводных видов, которые проводят всю свою жизнь в пресной воде, по сравнению с Японией, поэтому прогнозируется, что влияние связи реки и океана на биоразнообразие будет ниже, чем в Японии. результаты этого исследования.
Однако заречные сооружения также препятствуют мобильности основных пресноводных видов, например, миграции вверх по течению для откладки яиц.
На данный момент обнаружено шестнадцать видов угрей, и они распространены по всему миру. Следовательно, угри могут стать суррогатным видом для сохранения пресноводного биоразнообразия во всем мире из-за их важности в экосистемах в качестве широко распространенных хищников более высокого порядка в дополнение к их коммерческой и культурной значимости. Есть надежда, что дальнейшие исследования позволят изучить эту возможность в континентальных реках и в других местах.
Глоссарий
* 1. Зонтичные, индикаторные и флагманские виды:
Зонтичные виды: сохранение зонтичных видов позволяет сохранить многие другие виды в этом биологическом сообществе.
Этот метод часто применяется к широко распространенным видам или хищникам более высокого порядка.
Виды-индикаторы: вид, позволяющий оценивать такие факторы, как антропогенное воздействие, изменения среды обитания, биоразнообразие и динамика ресурсов других видов.
Флагманский вид: вид, который используется для содействия планированию сохранения и сотрудничества перед лицом экологических проблем в определенной области, стране или в глобальном масштабе с целью достижения успешных результатов.
Для этих мер часто выбираются популярные, привлекательные и знакомые виды; обычно это хищники более высокого порядка (например, крупные виды млекопитающих или птиц), которым угрожает исчезновение.
* 2. Анализ стабильных изотопов:
Изотопы химического элемента имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в каждом атоме.
Изотопы, которые остаются неизменными, называются стабильными изотопами. Из элементов в составе организмов стабильные изотопы азота и углерода часто используются при исследовании структуры пищевой сети.
Поскольку стабильные изотопы азота различаются в зависимости от потребляемого и потребителя, они показывают трофический уровень целевого организма в пищевой сети.
Благодарности
Это исследование было проведено при поддержке Фонда экологических исследований Министерства окружающей среды Японии и проекта исследования японского угря Агентством рыболовства Японии.