Трехиглая колюшка (Gasterosteus aculeatus) встречается почти повсюду в северном полушарии и является популярным модельным организмом в экспериментальной биологии. При длине до десяти сантиметров его размер вполне управляем. Он получил свое название от трех шипов спинного плавника, которые можно зафиксировать в вертикальном положении.
На голландском острове Тексель в Ваттовом море колюшки зимуют в море и мигрируют в пресные воды для размножения. Образцы, которые ученые из Института эволюционной биологии и экологии Боннского университета использовали для разведения, происходят с этого острова.
С помощью колюшки исследователи рабочей группы, возглавляемой профессором доктором Тео К. М. Баккером, исследовали эффекты естественного ультрафиолетового излучения B (UVB). «Многочисленные исследования показали, что это излучение высокой энергии может повредить геном и клетки», — говорит биолог-эволюционист доктор Ингольф П. Рик. В какой степени невидимое для рыб УФ-В излучение изменяет их поведение, в значительной степени не изучено.Ученые разделили потомство, вылупившееся из искусственно оплодотворенных яиц, на разные группы лечения.
Из 28 групп братьев и сестер половина каждой группы росла в условиях естественного освещения, а другая половина подвергалась искусственно усиленному УФB-излучению. «Однако более интенсивное ультрафиолетовое излучение оставалось намного ниже максимальных уровней, обнаруженных в природе», — сообщает Саймон Витт, ведущий автор исследования. Это гарантирует, что рыба не пострадает от нереальных передозировок.После семимесячной фазы лечения исследователи обнаружили, что рыбы в бассейнах с повышенным уровнем УФ-В были значительно меньше рыб, подвергшихся воздействию естественной радиации. «По-видимому, колюшки, подвергшиеся воздействию более высокой дозы УФ-В, должны вкладывать больше ресурсов в восстановление повреждений тканей», — говорит Витт. Очевидно, это происходит за счет размера их тела и показывает, что усиление УФ-B имеет пагубный эффект.
Противостояние с хищникомВ аквариуме, состоящем из трех частей, исследователи проверили поведение двух типов групп колючек.
В одной камере плавала форель, типичный хищник. На другом конце резервуара с водой находилась одна из колючек в отдельном отсеке с искусственным водным растением в качестве укрытия.
Настоящая экспериментальная арена находилась между форелью и колюшей. Одновременно исследователи удалили прозрачную преграду для укрытия и визуальный щит для форелевой камеры. Затем за стеклом появился хищник. Колюшка теперь могла покинуть отсек и исследовать среднюю камеру.
«Примечательно, что колюшка не спасалась бегством, чтобы избежать опасности, а двигалась кругами к форели и обратно», — сообщает Рик. Это было хорошо известное поведение при осмотре с безопасного расстояния: рыба покидает косяки и приближается к неизвестному животному, чтобы проверить его опасность. Было удивительно, что колюшки, которые были меньше в результате воздействия УФ-В излучения в течение нескольких месяцев, оставались в зоне исследования почти вдвое дольше, чем те, которые выросли в естественных условиях. Эти крошечные колюшки продемонстрировали, что маленький, конечно, не всегда значит робкий.
По мнению исследователей, повышенное стремление к риску может иметь разные причины. Витт описывает одну из возможностей: «Образцы, подвергающиеся более высокому УФ-B-стрессу, могут изначально выполнять более тщательную проверку риска, чем их более крупные аналоги, чтобы затем они могли полностью посвятить себя кормлению». Но также может быть, что люди с ограниченными физическими возможностями проявляют более сильное исследовательское поведение как таковое, поскольку информация о потенциальных опасностях имеет для них большее значение. Третья возможность также может заключаться в том, что стратегия более мелких и более подвижных животных состоит в том, чтобы четко показать форель как хищника, что она признана опасной и что выслеживание бесполезно.
«Результат очевиден: повышенная интенсивность УФ-В приводит к значительному изменению поведения, хотя рыбы не могут видеть это излучение», — резюмирует Витт. Ожидается, что перед лицом изменения климата воздействие УФ-В излучения еще больше увеличится. «Это может повлиять на экосистемы во всем мире, поскольку небольшие изменения в поведении хищников и жертв в сложных пищевых сетях могут иметь далеко идущие последствия», — объясняет Рик.
Повышенный уровень УФ-В излучения также может быть вредным для аквакультуры в мелководных зонах.