Крупные теплокровные виды рыб, например акулы и тунцы, удерживают лидирующие позиции благодаря способности поддерживать постоянную температуру тела, однако это сопряжено с определенными затратами. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science, для существования этим мезотермным видам необходимо почти в четыре раза больше энергии, чем другим рыбам. По мере повышения температуры океана их способность к выработке тепла, превышающей потери, может поставить эти, и без того находящиеся под угрозой, виды на грань исчезновения.
Ограниченное число видов рыб, включая тунца и некоторые акулы, в процессе эволюции приобрели способность поддерживать постоянную температуру тела за счет метаболических процессов — этот механизм получил название мезотермии. Он способствует улучшению физиологических функций этих видов. Хотя благодаря этим преимуществам они занимают доминирующие позиции в качестве верховных хищников в океане, поддержание повышенной температуры тела и высокая активность сопряжены со значительными расходами энергии. Тем не менее, энергетические особенности мезотермных организмов, обладающих теплокровностью и способных оказывать заметное воздействие на морские пищевые цепи, изучены недостаточно, в особенности в контексте ускоряющегося потепления океана.
Для устранения этой проблемы Николас Пейн и его соавторы создали способ определения базового обмена веществ у рыб, основанный на анализе теплообмена помеченных экземпляров и сопоставлении полученных данных с известными сведениями о дыхании данного вида. Благодаря этому Пейну удалось собрать всесторонний набор информации, который включает практически весь диапазон размеров рыб – от микроскопических личинок до массивных акул, весящих три тонны. Исследователи рассмотрели широкий спектр температур, характерных для океана, как для организмов с непостоянной температурой тела, так и для организмов с постоянной.
На основе этой базы данных авторы проанализировали, каким образом размер тела, температура окружающей среды и физиологические характеристики, обуславливающие терморегуляцию, сказываются на энергетических потребностях. Исследования выявили, что теплокровные рыбы расходуют примерно в четыре раза больше энергии, чем их пойкилотермные сородичи. Вероятно, значительные энергетические затраты являлись фактором, ограничивающим размеры тела и способствовали исчезновению как современных, так и ископаемых видов.
Анализ также показал дисбаланс между теплопродукцией и теплопотерями: скорость выработки тепла возрастает быстрее, чем скорость его рассеивания, с увеличением размеров рыбы. Это свидетельствует о том, что более крупные мезотермные виды приобретают все большую теплокровность. Авторы полагают, что это приводит к состоянию «теплового перенасыщения», которое может объяснить, почему такие виды чаще обитают в более холодных, глубоких или северных водах. Однако по мере того, как более прохладные водные массы нагреваются вследствие изменения климата, крупные мезотермные рыбы, многие из которых и без того уязвимы и находятся под угрозой из-за интенсивной рыболовной деятельности, сталкиваются с возрастающими потребностями в энергии и существенным риском перегрева, что увеличивает вероятность их исчезновения.
[Фото: Freepik.com]