Международная исследовательская группа, в которую входят ученые из Университета Саутгемптона, впервые показали, что энергетическая стоимость жизни (скорость метаболизма) рыбы может быть измерена в структурах, которые растут в их ушах. Этот новый инструмент может быть использован, чтобы показать, как на рыбу влияют и адаптироваться к изменениям в их среде, включая изменение климата.

Животные должны есть достаточно пищи, чтобы обеспечить себя энергией, чтобы поддерживать свое тело, охотиться, расти и размножаться. В изменяющемся мире изменения в метаболической стоимости жизни могут влиять на то, где могут жить животные. На сегодняшний день измерить энергетическую стоимость жизни в дикой природе было трудно, особенно для животных, которые живут в воде . Однако новые исследования обнаружили , что рыба темп «s жизни записываются в небольшой структуре в ее внутреннем ухе, известном как отолит или earstone.

Ушные раковины помогают рыбе знать сверху вниз, определяют скорость ее прохождения через воду и помогают слуху. Исследователи из Великобритании, Норвегии и Дании теперь показали, что они также выступают в роли фитнес-часов, показывая, ведет ли рыба активную жизнь или была полностью расслаблена.

Углерод в ушном камне происходит из двух источников: воды, в которой живет рыба, и пищи, которую она ест, чтобы удовлетворить свои энергетические потребности. Углерод из обоих источников смешивается в крови, прежде чем часть его попадает в ушной камень в виде карбоната кальция . Тщательно анализируя карбонат кальция, исследователи могут определить, сколько углерода происходит из воды или рациона, поскольку эти два источника имеют разные пропорции изотопов легких и тяжелых углеродов. Когда метаболизм рыбы увеличивается, например, когда она сталкивается с более теплой водой или становится более активной, она сжигает больше пищи и увеличивается доля углерода в пище в ее ушном камне.

У воронок растут новые слои, похожие на кольца в стволе дерева. Каждое небольшое увеличение роста отолитов отражает рост рыбы и может использоваться для документирования ее возраста. Эти данные можно восстановить даже после смерти рыбы. Теперь, измеряя изотопы углерода в отдельных слоях, исследователи могут сказать, как ежемесячно менялся метаболизм рыбы в течение ее жизни, в том числе то, как сезонные колебания температуры, пищи и поведения рыбы влияли на ее метаболизм.

«Наши новые результаты являются ключом к сундуку с сокровищами новых открытий», — говорит д-р Клайв Трумэн из Университета Саутгемптона, который является одним из соавторов статьи, публикуемой сегодня в журнале Communications Biology .

Д-р Ming-Tsung Ching, другой соавтор из Орхусского университета в Дании, добавил: «Теперь у нас есть инструменты для измерения и понимания того, как на рыбу влияют и адаптируются к изменениям в окружающей среде, и сколько рыбы нужно съесть, чтобы получить достаточно энергии, чтобы плавать, расти и размножаться. Этот новый инструмент поможет нам улучшить наши прогнозы относительно того, что происходит с рыбой, включая коммерчески важных рыб, таких как треска, когда меняется среда ».

Длинные временные ряды

Отолиты изучались и хранились более 100 лет, поэтому теперь мы можем вернуться назад во времени и посмотреть, как изменился метаболизм рыбы в ответ на промышленный промысел и долгосрочное изменение климата . Но не только эти научные сборники содержат интересный материал для исследований. В археологических памятниках, известных как миддены, можно найти очень старые отолиты. Эти отолиты тысячелетней давности все еще содержат углеродный сигнал, который показывает скорость метаболизма рыбы.

«Мы можем использовать знания о древнем метаболизме рыбы, чтобы узнать о способности рыбы адаптироваться к условиям окружающей среды, которые могут появиться в ближайшем будущем, или о том, как рыба реагирует на изменения температуры воды или наличия пищи. Что происходит с рыбой? когда воды станут теплее, чем сейчас? », — говорит профессор Гронкьяер из Орхусского университета в Дании.

Д-р Trueman добавил: «Мы уже начали изучать уровень метаболизма трески, живущей в холодных, но теплых водах, вокруг Гренландии. У нас есть отолиты рыб в этом регионе, начиная с 1926 года, что поможет нам понять влияние климата на благополучие этих рыб.

«Отолиты похожи на черный ящик рыбы, они содержат огромную библиотеку информации, написанную на языке, который мы сейчас начинаем расшифровывать».