• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 января
КНЦ РАН
578

Глобальное потепление привело к смене видового состава в северных широтах

4.4

Экосистемы высоких широт переживают быстрые климатические изменения, которые, вероятно, вызовут самые разнообразные экологические реакции. Эта тенденция, по прогнозам, сохранится до 2100 года. Ученые из Института промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН в составе международной группы выяснили, как проявляются эффекты потепления в водных экосистемах высоких широт.

Глобальное потепление привело к смене видового состава в северных широтах
Глобальное потепление привело к смене видового состава в северных широтах / © Getty images / Автор: Godefridus Victorinus

В состав группы также вошли исследователи из Арктического университета Норвегии, организации Skandinavisk Naturovervåking, Хельсинкского университета. Выводы ученых представлены в журнале Ecology and Evolution.

С 1991 по 2020 годы они наблюдали за динамикой видового состава северных озер, в которых встречаются окуни и доминируют виды, адаптированные к холодной воде (сиг, налим и голец), и проследили, как меняется соотношение видов за последние 30 лет. Кроме того, исследователи изучили реакцию на потепление на индивидуальном уровне, чтобы прояснить потенциальные механизмы, лежащие в основе последствий.

Потепление сильно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к изменениям в численности видов, фенологии и распределении. Рыбы очень зависят от температуры окружающей среды, и определенные их виды занимают характерные тепловые экологические ниши. Чем теплее климат, тем лучше себя начинают чувствовать популяции, которые сейчас находятся на холодной границе температурного диапазона своего вида.

Температура воды в водотоке Паз с 1992 по 2020 год. Среднегодовая температура – синие кружки. Средняя осенняя температура – зеленые треугольники. Красные квадраты – средняя летняя температура в водотоке реки Паз / © Пресс-служба КНЦ РАН

Авторы предполагали, по мере повышения температуры эти популяции, вероятно, превзойдут конкурирующие виды, более комфортно ощущающие себя в более холодном климате, однако из-за недостаточности долгосрочных экологических исследований сообществ пресноводных рыб в Арктике ни доказать, ни опровергнуть эту гипотезу ранее не могли.

Температура ограничивает «скорость жизни» эктотермных (холоднокровных) животных, влияя, например, на потребление пищи и обмен веществ, а также на их баланс, определяющий чистый прирост энергии организма. Таким образом, скорость роста зависит от температуры окружающей среды, причем максимальный рост достигается при промежуточной, оптимальной температуре в пределах тепловой ниши вида. Скорость роста особей, живущих при температуре ниже оптимальной, может увеличиться с потеплением климата, если пищи при этом будет достаточно.

Чем быстрее растут рыбы, тем быстрее они взрослеют и достигают более крупных размеров к периоду взросления. В свою очередь, чем больше рыба, тем больше у нее шансов на выживание. Пополнение популяции дополнительно может ускориться благодаря тому, что более крупные самки производят более крупные кладки. Более теплые зимы позволяют выжить большему числу молодых особей в первый, самый критический год жизни.

Как ожидалось, в северных широтах Северного полушария потепление сначала дает преимущество окуневым, а затем и карповым рыбам по сравнению с лососевыми. За последние десятилетия некоторые виды этих семейств значительно продвинулись на север. Одним из них является евразийский окунь. Северная граница его ареала находится в субарктических регионах Евразии около 70 градусов северной широты. Расти он может при температурах от пяти до 33 градусов Цельсия, оптимальный тепловой промежуток – между 16 и 27 градусами.

Зависимость среднего прироста длины от одного до четырех лет для разных когорт окуня. А – летняя температура воды, Б – относительная плотность, В – связь между возрастом половозрелости и средним приростом длины / © Пресс-служба КНЦ РАН

Озера, которые изучили авторы, расположены в Норвегии, Финляндии и России, все – севернее Полярного круга. Пробы из одиннадцати исследуемых озер отбирали от двух до 26 раз в промежутках от восьми до 32 лет. Общее количество отобранных особей – около 60 тысяч, из них 12 тысяч оказались окунями. Для оценки изменений параметров жизненного цикла в зависимости от температуры воды у окуня использовали данные двух норвежских озер, где пробы отбирались наиболее часто и интенсивно, а температура измеряется ежедневно с помощью автоматического регистратора данных на расположенной между озерами гидроэлектростанции Скогфосс. По данным каротажа были рассчитаны среднегодовая температура воды, средняя летняя и средняя осенняя температуры. За десять лет среднегодовая температура значительно выросла – на 0,3 градуса, средняя осенняя и средняя летняя температура выросли на 0,4 градуса за десятилетие.

Долю окуня в рыбном сообществе высчитали как количество пойманного окуня по отношению к общему количеству выловленной рыбы и оценили, как она менялась с течением времени. Для двух основных озер можно было легко рассчитать относительную плотность рыбы и ее динамику.

Ученые проанализировали взаимосвязь между относительной плотностью и температурой воды, оценили пополнение популяции окуня, использовав относительную долю годовалых особей в популяции окуня как меру числа особей, переживших первую зиму, что, таким образом, использовалось в качестве показателя пополнения молоди в популяцию окуня. Для этих же озер высчитали индивидуальное и среднее приращение размера тела рыб в возрасте от одного до четырех лет, а также возраст половозрелости. Возраст полового созревания отдельно оценили для самцов и для самок, чтобы выяснить, различается ли он между полами и меняется ли их соотношение с течением времени.

Как показал анализ, доля окуня в литорали высокоширотных озер за период исследований существенно увеличилась во всех озерах, за исключением одного, где было всего две точки отбора проб. В среднем она выросла в геометрической прогрессии: с менее 10 процентов в начале 1990-х годов до более 70 процентов в большинстве озер за последнее десятилетие. А вот адаптированные к холодной воде виды сига продемонстрировали значительное снижение относительной плотности на протяжении всего временного ряда. Относительная доля годовалого окуня увеличивалась на 3,2 градуса на каждый градус Цельсия по сравнению с летней температурой воды предыдущего года.

Годовой прирост размеров тела увеличивался с увеличением летней температуры воды и уменьшался с увеличением относительной плотности окуня, однако эти показатели практически не менялись для годовалых особей. Возраст полового созревания различался у самцов и самок: самцы созревали в среднем в возрасте 4,1 года, самки – в возрасте 7,5 лет. С течением времени эта разница не изменилась. При этом на каждый сантиметр приращения длины тела возраст половой зрелости сокращался на 0,8 года. Таким образом, более раннее созревание наступало там, где вода становилась теплее, но «теснота» населения озер уменьшала этот эффект.

Наблюдаемое положительное влияние температуры на соматический рост окуня было ожидаемым, поскольку в исследованных озерах она хотя и находится в пределах температурной толерантности вида, но значительно ниже оптимальной. Дальнейшее повышение температуры окружающей среды неизбежно приведет к увеличению метаболических потребностей, но с потеплением, как ожидается, увеличится и продуктивность озер в высоких широтах, что обеспечит доступность продовольствия.

Исследование документально подтвердило, что потепление вызывает быстрое увеличение численности холодноводных рыб на северной окраине их ареала. Доминирование смещается от лососевых к окуневым, что является серьезным предупреждением о продолжающейся реорганизации рыбных сообществ высоких широт. Поэтому стратегии адаптации к климату должны быть направлены на ограничение экологического воздействия более тепловодных рыб в экосистемах высоких широт, ограничивая будущие интродукции и инвазии холодноводных рыб и смягчая нагрузку на холодноводную рыбу при промысле.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
11 часов назад
Елизавета Александрова

Американская лунная программа «Артемида» предусматривает экспедиции длительностью от нескольких дней до долгих недель и даже месяцев, но луномобиля для передвижения экипажа по поверхности спутника Земли на сегодня нет. Поэтому космическое агентство США продумывает план действий на случай, если астронавты окажутся далеко от базы и кто-то из них внезапно не сможет идти самостоятельно.

Вчера, 17:30
Юлия Трепалина

Борщевик Сосновского, распространение которого грозит экологической катастрофой, ранее практически не имел естественных врагов. Недавно группа ученых из Российской академии наук и МГУ выяснила, что корни борщевика могут повреждать сциариды Bradysia impatiens — мелкие двукрылые насекомые, уничтожающие растения в теплицах.

Сегодня, 09:06
Редакция Naked Science

На IV Конгрессе молодых ученых, прошедшем на федеральной территории Сириус, активно обсуждали не только атомную энергетику, но и перспективные термоядерные проекты. Сотрудник Naked Science задал вопрос о том, может ли российское участие в ИТЭР постигнуть судьба российского же участия в ЦЕРН, из которого отечественных ученых «попросили». Представитель госкорпорации отметил ряд причин, по которым такой сценарий сомнителен.

28 ноября
Елизавета Александрова

Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.

27 ноября
Елизавета Александрова

Под названием «космические лучи» скрывается не только свет, то есть фотоны, но и протоны, электроны и другие частицы. Все они летят к нам от звезд. Иногда ученые могут даже с уверенностью сказать, от каких именно. К примеру, в земную атмосферу постоянно врываются солнечные протоны. Недавно одна из обсерваторий уловила прибывшие на нашу планету электроны и позитроны с беспрецедентной энергией. Они точно «родом» не с Солнца, но у ученых есть предположения, откуда они могут быть.

30 ноября
Редакция Naked Science

Последние полвека темпы развития науки снижаются. В быту это пока незаметно, потому что от фундаментального открытия до его реализации в технике проходят десятки лет. Но замедление длится слишком долго, то есть вскоре мы столкнемся с замедлением развития техники в целом. Naked Science решил дать перевод видео физика и популяризатора Сабины Хоссенфельдер на эту тему. Что же не так с современной наукой и можно ли что-то исправить?

16 ноября
Evgenia

Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.

25 ноября
Полина Меньшова

Многие одинокие люди считают, что окружающие не разделяют их взглядов. Психологи из США решили проверить, так ли это на самом деле, и обнаружили общую особенность у людей с недостаточным количеством социальных связей.

28 ноября
Елизавета Александрова

Обсерватории постоянно улавливают «мигающие» радиосигналы из глубин Вселенной. Чаще всего их источниками оказываются нейтронные звезды, которые за это и назвали пульсарами. Но к недавно обнаруженному источнику GLEAM-X J0704-37 они, по мнению астрономов, отношения не имеют.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно