Ученые недавно попали в новости, используя окаменелую чешую акул, чтобы реконструировать сообщества акул, возникшие миллионы лет назад. В то же время международная группа исследователей во главе с экологом Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Эрин Диллон применила этот метод к недавнему прошлому.
Человеческая деятельность привела к резкому сокращению популяции акул во всем мире с момента начала регистрации в середине 20-го века. Однако ученые были обеспокоены тем, что эти исходные данные могут сами по себе отражать сообщества акул, которые уже испытали значительное сокращение. Диллон сравнил численность и разнообразие чешуек акул на панамском коралловом рифе 7000 лет назад с чешуей в рифовых отложениях сегодня, чтобы понять, как изменились сообщества акул, связанные с рифами, с тех пор, как люди начали использовать морские ресурсы в этом районе.
Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences , показывают, что численность акул в регионе сократилась примерно в три раза с доисторических времен, причем более быстро плавающие виды пострадали от этого тяжелого удара. Большая часть этого снижения отражена в исторических записях, предполагающих, что акулы в Карибском бассейне Панамы подверглись наибольшему воздействию в прошлом веке.
«Эти результаты дают нам новое представление о том, как могло бы выглядеть« здоровое »сообщество акул на коралловом рифе до эксплуатации человека», — сказал Диллон, докторант кафедры экологии, эволюции и морской биологии. «И они могут помочь нам установить более подходящие и привязанные к конкретному месту базовые условия для управления и сохранения».
Со своими хрящевыми скелетами акулы с трудом превращаются в окаменелости. Часто кажется, что все, что остается от древней акулы, — это ее твердые зубы. Но при правильных условиях более пристальный взгляд на окружающие отложения обнаружит сотни микроскопических чешуек акулы, всего в несколько раз толще человеческого волоса. Как и зубы животного, чешуя акулы состоит из дентина с твердой эмалевой поверхностью. Исследователи называют их дермальными зубчиками, что означает «кожные зубы», и считают, что это по сути одни и те же структуры — только в разных частях тела.
Ученые часто полагаются на микрофоссилии для реконструкции древних экосистем. Такие предметы, как чешуя, пыльцевые зерна и раковины планктона, могут предоставить массу информации об условиях и обитателях прошлых экосистем, которые не сохранились в крупных окаменелостях. Более того, акулы за свою жизнь сбрасывают гораздо больше чешуек, чем зубы, поэтому дермальные зубчики могут предложить палеоэкологам гораздо больше материала для анализа, чем зубы.
Диллон и ее команде посчастливилось получить доступ к ископаемому рифу в Бокас-дель-Торо, на Карибском побережье Панамы. Обычно древние рифы погребены под живыми кораллами, но строительство обнажило это место, что позволило ученым собрать образцы за несколько лет до того, как оно было засыпано.
Они собрали отложения, которые накопились в пределах ископаемого рифа. Обломки, осевшие между пальцами ветвистого коралла, были защищены от обширного перемешивания с отложениями разного возраста. По сути, это сохранило капсулу времени из материала древнего рифа, когда он срастался.
Команда использовала радиометрическое датирование, чтобы оценить возраст рифа. Кораллы включают следы урана, но не тория, в свой скелет по мере роста. Ученые могут использовать предсказуемую скорость распада урана до тория, чтобы определить возраст образца коралла. Используя этот метод, авторы датировали кораллы на ископаемом рифе примерно 7000 лет назад.
Затем последовал трудный процесс отделения зубчиков от отложений. Используя раствор уксусной кислоты, которую Диллон назвала «прославленным уксусом», она утомительно растворила около 300 кг карбонатного песка — достаточно, чтобы заполнить две ванны — до управляемых 400 г остаточного материала, который она затем рассортировала в микроскоп, чтобы найти весы.
Разные формы зубчиков соответствуют разным функциям. Например, тонкие чешуйки с остриями и гребнями уменьшают сопротивление, и их можно найти у акул, таких как большие головы-молоты и шелковистые акулы, которые быстро плавают. Расстояние между гребнями также имеет значение, поскольку животные, которые развивают высокую скорость взрыва, имеют тенденцию к более узким гребням. Между тем, такие животные, как акулы-кормилицы и акулы-зебры, которые проводят время возле жестких субстратов, обычно имеют толстую пластинчатую чешую, обеспечивающую защиту от истирания. «Они вроде как доспехи», — объяснил Диллон. Учет формы и обилия различных масштабов позволил команде понять, какие виды акул населяли древний риф, а также их относительное количество.
При этом, точно так же, как разные части рта имеют зубы разной формы, морфология чешуи также различается на теле акулы. Учитывая эту изменчивость, почти невозможно сопоставить изолированную шкалу с конкретным видом, как это часто можно сделать с зубами. Вот почему Диллон и ее коллеги в своей статье придерживаются широких экологических категорий акул.
Кропотливый анализ команды в конечном итоге окупился.
«Мы показали, что крошечные чешуйки акул могут быть хорошо сохранены и обнаружены в достаточно большом количестве, чтобы восстановить исходные данные об акулах в течение длительного экологического периода», — сказал Диллон, — «и мы обнаружили сокращение общей численности акул примерно на 71% в период между серединой голоцена — до крупного антропогенного воздействия в изучаемом регионе — и сейчас ». По ее словам, эти доисторические рифы имели те же экологические условия, что и сегодня, с той лишь разницей, что они появились раньше, чем самые ранние свидетельства заселения человеком этой части Панамы.
Авторы также обнаружили, что типы акул, обитающих на этих рифах, изменились с доисторических времен до наших дней. Пловцы в середине воды, такие как реквиемы и акулы-молоты, сократились больше, чем демерсальные виды, такие как акула-нянька. «Если бы вы поплавали с маской и трубкой на этих рифах пару тысяч лет назад, не только акулы были бы более обычным явлением, но и были бы относительно более быстро плавающие пелагические акулы», — сказала она.
Тем не менее, Диллон был поражен тем фактом, что количество акул всех типов за этот период сократилось. «Если бы рыбалка была единственной движущей силой, то мы не ожидали бы со временем такого большого сокращения численности акул-нянек, потому что они имеют низкую коммерческую ценность и редко становятся объектами рыболовства в регионе», — сказала она. «Но мы сделали». Это говорит о том, что наблюдаемое сокращение числа акул было не просто результатом прямого воздействия на животных, например перелова, но также могло быть вызвано косвенными факторами, такими как потеря среды обитания на рифах или доступной добычи.
Диллон и ее соавторы также рассмотрели исторические отчеты о численности акул во времени. «Мы обнаружили, что самое большое сокращение численности акул, согласно этим записям, произошло во второй половине 20-го века», — сказала она. Между этими отчетами и результатами летописи окаменелостей данные свидетельствуют о том, что большая часть исчезновения акул в этом месте произошла в течение последних 100 лет.
Результаты исследования дают представление об экологии акул, а также о важном контексте количества акул, наблюдаемых сегодня на рифах. Большинство современных временных рядов данных о численности акул поступает из мест с хорошо изученным коммерческим промыслом, и часто сбор данных начинается задолго до начала промысла. Это затрудняет определение количества акул до того, как деятельность человека начала оказывать влияние на океан, а также долгосрочные экологические последствия исчезновения акул.
Диллон планирует продолжить исследования дермальных дентикулов. В настоящее время она изучает различия в скорости, с которой разные виды акул сбрасывают чешую в Тихоокеанском аквариуме. Если один вид линяет намного быстрее, чем другой, этот вид оставит больше чешуек, даже если две популяции имеют одинаковый размер.
Она и ее коллеги также собирают керны отложений из регионов с разной историей человечества и окружающей среды, чтобы с высоким разрешением отслеживать тенденции в масштабах и численности за последние несколько тысячелетий.
Использование чешуи акулы для восстановления численности и разнообразия в прошлом — относительно новая методология, и она впервые применяется к вопросам, связанным с управлением акулами и их сохранением. «До этого мы действительно не знали, как ответить на вопрос о том, сколько акул было на нетронутых коралловых рифах до воздействия человека», — сказала Диллон, добавив, что она надеется, что другие исследователи воспользуются этой мощной техникой и применит ее к другим локации по всему миру.
Теги: акула
