Чешуя рыб — паспорт их хозяек и среды обитания
Так же как у деревьев можно определить их возраст по годичным кольцам, возраст и рост рыб определяются их чешуей, которая образовывает наслоение в виде чередующихся колец. По крайней мере, последний способ является наиболее известным. Однако образцы чешуи могут также многое рассказать не только о самих челюстноротых, но и об изменениях в окружающей среде. Ученые из Института гидробиологии Биологического центра Академии наук Чехии (BC AV ČR) использовали с данной целью собственную уникальную коллекцию и сосредоточились на потенциале рыбьей чешуи «документировать» исторические изменения в водоемах.Они доказали, что чешуйки являются надежным источником информации для изучения влияния человека на водную экосистему.
Публикация итогов исследовсания в Science of the Total Environment
В недавнем исследовании, результаты которого были опубликованы в одном из наиболее авторитетных журналов по экологии, Science of the Total Environment, чешские ученые, проанализировав тысячу двести образцов чешуи, описали более чем сорокалетнюю историю преобразований характеристик воды в водохранилище Ржимов в Чешско-Будеевицкой области на юге страны. Водохранилище, ставшее местом обитания ряда видов рыб, находится рядом с Биологическим центром, что создает идеальные условия для исследований.
В течение многих десятилетий чешуя регулярно использовалась для определения возраста и роста рыбы. Каждому году жизни рыбы соответствует определенное кольцо на чешуе или кости, оно хорошо видно иногда даже невооруженным глазом. Поэтому многие научно-исследовательские учреждения, агентства по рыболовству и музеи располагают большими коллекциями этих жестких пластинок, вырастающих из кожи рыбы. Институт гидробиологии Чехии также сохраняет многотысячное собрание рыбьих чешуек обитателей чешских и зарубежных озер и водохранилищ. Из таких архивных биологических образцов, которые называют регистрирующими структурами, благодаря современным научным методам можно получить прежде недоступную информацию, например, об условиях окружающей среды, чистоте воды, питании, состоянии здоровья или генетическом разнообразии ранее существовавших популяций разных видов рыб. Подобно тому, как изучая годичные кольца на спиле дерева, особенно долгожителя, можно судить о климате прошлых десятилетий.
Изотопы углерода и азота
Как сообщил в интервью «Чешскому Радио» гидролог Моймир Вашек, исследователи сосредоточились на двух веществах, а именно на изотопах углерода и азота.
— Именно эти два изотопа могут дать нам информацию о среде, в которой живут рыбы. Изучая их чешую, мы можем, например, упрощенно говоря, узнать, насколько позеленела вода в водоеме, то есть какова в ней концентрация планктонных водорослей.
Ученые проанализировали свыше тысячи образцов чешуи двух видов рыб — плотвы и леща, которые охватывали всю историю развития этого водоема с момента его заполнения в 1979 году до настоящего времени. Контрольные отловы здесь осуществляются ежегодно.
— В рамках нашего исследования мы отрезали край чешуи последнего года жизни рыбы, которую мы анализировали. Но самое интересное в этом исследовании то, что у нас есть образцы чешуи, собранные в водохранилище Ржимов на протяжении последних сорока лет, начиная с 1980-1990 годов.
Затем исследователи сравнили полученные результаты с данными долгосрочного мониторинга. Их выводы совпали, что доказывает надежность метода. Уникальность исследования, тем не менее, заключается не только в масштабном сборе данных из одного места за последние сорок лет и их комплексном анализе, но и в том, что ученым впервые удалось описать возникновение водоема и его постепенное развитие, получив научные результаты, направленные на решение задач, соответствующих мировому уровню актуальности и значимости.
Метод может помочь археологам заглянуть еще глубже в прошлое
Количество минеральных питательных веществ и планктонных водорослей в водохранилище Ржимов за последние четыре десятилетия довольно существенно изменилось. Ученых интересовало, каким образом отразятся эти долговременные изменения свойств водной экосистемы на изотопном составе архивной чешуи рыб.
Водохранилище Ржимов служит источником питьевой воды для города Чешске Будеевице, однако в 1980-е годы качество воды было не слишком высоким. В основном это было связано с сельским хозяйством и отсутствием водных растений, выполняющих функции по очистке и созданию биологического микроклимата. Вода содержала удобрения, смытые с близлежащих полей, а также цианобактерии. В 1990-х ее качество улучшилось.
«С водохранилищем Ржимов дела обстоят относительно хорошо. Кажется, что постепенно качество воды здесь улучшается. Уже длительное время используются стиральные порошки без фосфатов, а деревни и села в округе обзавелись собственными небольшими очистными сооружениями. В водохранилище по вине человека уже не попадает столько питательных веществ»,
— комментировала качество воды водохранилища гидробиолог Мария Прхалова, удостоившаяся в 2014 году за свою работу престижной премии им. Отто Вихтерле. В последние годы качество воды в Ржимове, однако, вновь ухудшилось.
Взяться за мониторинг других отечественных водоемов
Моймир Вашек сообщил, что в будущем ученые Академии наук хотели бы использовать тот же метод для анализа воды из других озер и водохранилищ Чехии, где не осуществлялся такой подробный мониторинг, как в Ржимове.
— Многие наши озера и водохранилища не изучены так подробно, но в них можно найти образцы чешуи. Благодаря обратному анализу мы можем узнать, каким образом в них изменялось качество воды, в какой среде обитали популяции рыб.
Этот метод также может быть использован для контроля содержания других веществ в рыбьей чешуе, таких как ртуть. Анализируя более древние образцы чешуи, обнаруженные в ходе археологических раскопок, можно также заглянуть глубже в прошлое, полагают ученые.
