Обитающие в пустынях рыбы умеют задерживать дыхание на пять часов
Крошечные рыбки из семейства карпозубовых, которые обитают в тёплых водоёмах близ Долины Смерти в Калифорнии, умеют задерживать дыхание на пять часов. Это выяснили зоологи из университета Невады в рамках своего нового исследования.
Согласно докладу, представленному учёными на ежегодном собрании по экспериментальной биологии Американского физиологического сообщества, уникальная способность карпозубовых является примером впечатляющей адаптации к быстро изменяющимся условиям среды.
Популяция пустынных карпозубиков находится под угрозой исчезновения (фото Joel Sartore/CC).
Ведущие авторы исследования Франк ван Брёкелен (Frank van Breukelen) и Стэнли Хиллярд (Stanley Hillyard) решили выяснить, как исчезающие виды карпозубовых приспособились к выживанию за последние 10 тысяч лет, что является, по сути, довольно коротким сроком. За это время, по словам зоологов, прохладные крупные озёра превратились в серию небольших бассейнов с температурой, достигающей 35 °C — почти как в тёплой ванне или джакузи.
"Мы изучили внимательно эволюционную историю этих рыбок и поняли, что ещё совсем недавно они жили в холодных условиях. Всего за 10 тысяч лет среда их обитания резко изменилась", — рассказывает ван Брёкелен.
На изменения в окружающей среде карпозубовые отреагировали поведенческими изменениями: они стали меньше времени проводить на мелководье, где температура выше, заглядывая туда лишь в период размножения. В тёплой воде рыбкам приходится не сладко, и потому они нашли особый способ приспособления к изменившимся условиям среды — анаэробное дыхание. В этом случае для окисления используется не кислород, а другие вещества (то есть рыба фактически задерживает дыхание).
Свойство, которое ихтиологи обнаружили у карпозубовых рыбок, в науке называется физиологической пластичностью. Примеров тому в царстве животных и растений немало. Физиологически пластичными считаются те виды, которые приспосабливаются к зимовке, а также животные, которые едят своих братьев и сестер, когда не хватает ресурсов на всех, чтобы выжить.
В случае с пустынными карпозубиками (Cyprinodon macularius), которых изучали ван Брёкелен и его коллеги, физиологическая пластичность проявляется в умении "задерживать дыхание" на длительный срок (а точнее, чередовать в тёплой воде аэробное и анаэробное дыхание).
Ранее карпозубики проживали в прохладных водоёмах, но всего за 10 тысяч лет их температура повысилась почти до 35 °C (фото Frank van Breukelen).
Почему же представители вида C. macularius чувствуют себя в тёплой воде, мягко говоря, некомфортно? В организмах этих рыб в обычных условиях происходит распад вдыхаемого кислорода, за счёт чего генерируется энергия. Однако при высоких температурах данный процесс может быть опасным для карпозубиков, поскольку вместе с энергией происходит генерация свободных радикалов — химически активных молекул, которые повреждают белки, клеточные мембраны и ДНК.
Во время длительного анаэробного периода организм C. macularius генерирует этанол, который также в процессе распада обеспечивает организм энергией без надобности делать дополнительный вдох. Более того, обмен веществ во время задержки дыхания разгоняется в 15 раз по сравнению с обычными условиями, что позволяет вырабатывать энергию быстрее и выживать даже в экстремальных условиях.
"Иногда организмам приходится выбирать меньшее из двух зол, хотя и это меньшее не всегда оказывается идеальным вариантом. Мы считаем, что процесс смены аэробного и анаэробного дыхания всё же наносит определённый ущерб организму рыбы, к примеру, сокращая срок её жизни", — поясняет ван Брёкелен в пресс-релизе.
Иногда процесс задержки дыхания может длиться у пустынных рыбок до пяти часов.
Добавим, что сокращение времени пребывания в местах нереста, приводит к сокращению брачного периода и почти всегда ведёт к ужасающим последствиям для популяции вида. Для карпозубовых такое поведение и вовсе опасно, поскольку они итак пострадали от разрушений их мест обитания и конкуренции с завезёнными видами.
Непонятно, спасёт ли необычайное проявление физиологической пластичности пустынных карпозубиков как вид, однако ясно, что они довольно хорошо приспособились к уже сложившимся условиям среды. Если же температуры водоёмов и дальше продолжат повышаться, крошечные рыбки на этот раз могут и не найти для себя подходящих условий для выживания, бьют тревогу экологи.
