Антропогенное влияние приводит к потере весенней формы чавычи

Aug 9, 2019 | 0 comments

Т.К. Томпсон, М.Р. Беллингер, С.М. О’Рурке, Д.Д. Принс, А.Е. Стивенсон, А.Т. Родригес, М.Р. Слоат, С.Ф. Спеллер, Д.Й. Йенг, В.Л. Батлер, М.А. Бэнкс и М.Р. Миллер. 2019. Антропогенное изменение среды обитания приводит к быстрой потере адаптационной вариативности и способности к восстановлению у естественных популяций лосося. Труды Национальной академии наук США 116: 177–186.

Скачать статью

Скачать презентацию

Смотреть похожие материалы (1)

Смотреть похожие материалы (2)

Вкратце

  • Сообразно времени миграции, во многих частях ареала чавыча представлена двумя расами – весенней и осенней. Эта адаптация позволяет виду нерестится в разные периоды года для того, чтобы минимизировать риски, связанные с неблагоприятными условиями среды, или облегчить доступ к нерестилищам, расположенным выше естественных барьеров, таких как водопады
  • Несмотря на то, что популяции осенней чавычи остаются, в целом, благополучными, численность популяций весенней расы значительно снизилась за последние сто лет из-за антропогенного воздействия, а также в силу того, что её жизненный цикл предполагает длительное нахождение в пресной воде до нереста
  • Долгосрочный анализ изменений генетической структуры чавычи показывает, что влияние человека на речные экосистемы привело к сдвигам в относительных частотах аллелей специфичных для весенних и осенних форм, что может иметь негативные последствия для фенотипического разнообразия и способности к адаптации
  • Аллели весенней расы не сохранились у осенних популяций на уровне, достаточном для обеспечения естественного восстановления весеннего фенотипа. Это означает, что восстановление весеннего фенотипа невозможно без сохранения хотя бы нескольких весенних популяций

Половозрелые особи чавычи (Oncorhynchus tshawytscha) осуществляют два типа сезонных речных миграций к нерестилищам: осенний ход, который обычно происходит поздним летом и в течение осени, и весенний ход, начинающийся в марте и заканчивающийся в начале лета. Поскольку свойство чавычи мигрировать весной или осенью закреплено генетически, весенние и осенние популяции представляют собой два отличных друг от друга фенотипа и генотипа чавычи. На уровне популяции, а также на уровне вида, такие различия во времени нереста являются важной адаптивной стратегией, так как позволяют распределять воспроизводство на разные периоды года, снижая риск срыва репродуктивных усилий из-за неблагоприятных условий среды. Кроме того, сохранение фенотипического разнообразия крайне необходимо для способности вида выдерживать изменения в окружающей его среде.

Несмотря на то, что оба фенотипа чавычи уязвимы к воздействиям человека на пресноводные экосистемы, популяции осенней формы остаются относительно жизнестойкими в большей части ареала их обитания. Напротив, численность популяций весенней формы снизилась до исторического минимума, что поставило их на грань исчезновения (или даже фактической потери) во многих бассейнах вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки. Неодинаковое влияние деятельности человека на относительную численность двух фенотипов чавычи можно объяснить прежде всего разницей в их жизненных циклах: чавыча осеннего фенотипа подходит в реки половозрелой и нерестится практически сразу по прибытии на нерестилища, то есть проводит минимальное время в ручьях и реках. В отличие от осеннего фенотипа, чавыча весенней формы мигрирует вверх по течению рек до наступления половозрелости и может голодать неделями, прежде чем отнерестится, что ухудшает физическое состояние рыб и продляет время воздействия на них токсинов и воды низкого качества.

Так как фенотипическое разнообразие крайне важно для способности вида адаптироваться к изменениям условий окружающей среды, значительное снижение численности весеннего фенотипа может иметь серьёзные последствия для чавычи, по мере усугубления антропогенного воздействия и ускорения климатических изменений в ближайшие десятилетия. Именно эта проблема заставила Ташу Томпсон, кандидата наук из Калифорнийского университета в Дейвисе, и её коллег провести критический анализ влияния деятельности человека на генетическое разнообразие, а значит и на адаптивные возможности популяций чавычи. Для этого они, для начала, собрали пробы рыб из бассейнов тех рек Орегона (включая реку Рог) и Калифорнии, в которых весенние популяции всё ещё обитают. В реке Рог, до строительства плотины Лост Крик в 1977 году, нерест чавычи проходил по большей части весной, но численность весенних популяций быстро снизилась после строительства дамбы. Сегодня основная масса чавычи в бассейне Рог – осенние производители. Томпсон и её команда определили, что сдвиги во времени воспроизводства от весеннего к осеннему соответствуют сдвигам в частоте аллелей единичного локуса, то есть аллели весенней расы теперь гораздо реже встречаются в широком генофонде популяций реки Рог.

Выделенная ДНК из костей лососей, изъятых из хозяйственных ям аборигенов и других археологических участков вдоль течения реки Кламат в Калифорнии – бассейна, который уже потерял весеннюю расу чавычи из-за многочисленных плотин – была использована для сопоставления исторических частот аллелей с современными показателями у популяций чавычи, которые продолжают нереститься в нескольких притоках Кламата. Этот анализ обнаружил высокую частоту аллелей весенней расы у древних лососей реки Кламат, что говорит о нахождении в ней в прошлом здоровой популяции весенней формы чавычи. Сегодня частоты аллелей весенней расы у осенних популяций крайне низкие: выявлено, что менее 1% рыб осенней расы являются носителями аллелей весенней расы. Ввиду этих данных, авторы приходят к заключению о низкой вероятности того, что осенние популяции способны эффективно выполнить роль генетического резерва для естественного образования из них весенних популяций, даже в случае полноценного восстановления речной сети.

Исследование Томпсон и др. показывает, что антропогенное воздействие привело к повсеместной утрате весенней расы чавычи вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки и может привести к катастрофическим последствиям для способности вида адаптироваться перед лицом будущих изменений окружающей среды. Более того, практически полное отсутствие генетического маркера весенней расы у осенних популяций делает естественное восстановление численности весенних популяций маловероятным. Таким образом, восстановление в будущем весеннего фенотипа чавычи – а, следовательно, и адаптивного потенциала этого вида – становится серьёзной управленческой и природоохранной задачей. Одних лишь усилий по рекультивации водных бассейнов, численность весенней расы чавычи в которых была когда-то высокой, будет недостаточно для её восстановления.

0 Comments

Submit a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *