Десятилетия попыток искоренения инвазивного малоротого окуня в озере среднего размера в Адирондаке привели к неожиданному результату: окунь быстро эволюционировал, чтобы расти быстрее и вкладывать больше средств в раннее размножение, что привело к ещё большему увеличению популяции более мелкой рыбы.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что в ответ на отлов четверти популяции малоротого окуня ежегодно численность мелкой рыбы (длиной до 12 дюймов и менее) увеличилась, в то время как более крупные особи были в основном истреблены.
Хотя малоротый окунь родом из Северной Америки, его широко завезли в Адирондак в 1900-х годах, где он захватил многие озёра. Их появление привело к сокращению популяций местных видов рыб и замедлению темпов роста ценной ручьевой и озёрной форели, которые конкурируют с окунем за ту же добычу.
Результаты имеют важное значение с точки зрения управления, подчёркивая важность предотвращения инвазий чужеродных видов до их возникновения и понимания того, что усилия по подавлению численности вида могут иметь обратный эффект.
В то время как популяции растений и насекомых уже давно признаны эволюционирующими в ответ на применение гербицидов или пестицидов, считалось, что ручной отлов растений и животных не вызывает таких адаптаций. Однако популяция окуня перешла к стратегии жизни с быстрым размножением и ранним созреванием в результате резко возросших показателей смертности.
Одним из решений может быть сокращение частоты отловов или отлов лишь части рыбы, что могло бы снизить эволюционное давление на адаптацию окуня. Однако авторы исследования отметили, что необходимы дополнительные исследования. Общий вывод для других усилий по удалению инвазивных видов заключается в том, что даже при отсутствии чёткого эволюционного пути, усилия по искоренению следует рассматривать как эволюционную гонку вооружений.
Профессор естественных ресурсов и соавтор исследования Клифф Крафт начал усилия по подавлению численности окуня в озере Литтл-Мус в Адирондаке с помощью лодочной электролова, который использует генератор для электрификации воды и временного оглушения рыбы.
Питер МакИнтайр, доктор философии 2006 года, профессор в департаментах природных ресурсов, экологии и эволюционной биологии, и один из старших авторов исследования, сказал: «Двадцать пять лет назад программа исследований рыб в Адирондаке Корнелла поставила перед собой задачу проверить, сможем ли мы функционально истребить малоротого окуня из озера. Нам потребовалось 25 лет, чтобы доказать, почему ответ отрицательный: рыба эволюционировала, чтобы перехитрить нас».
Первый автор исследования Лиам Зарри, доктор философии 2024 года, который руководил исследованием и сейчас является научным сотрудником в Национальном зоопарке Смитсона в Вашингтоне, округ Колумбия, сказал: «Мы задокументировали, что такие черты жизненного цикла, как скорость роста и возраст при достижении зрелости, могут эволюционировать, чтобы снизить восприимчивость к нашим усилиям по удалению».
Профессор естественных ресурсов и соавтор исследования Клифф Крафт начал усилия по подавлению численности окуня в озере Литтл-Мус в Адирондаке с помощью лодочной электролова, который использует генератор для электрификации воды и временного оглушения рыбы.
«Ожидалось, что если вы будете удалять тысячи окуней из озера каждый год, это приведёт к быстрому краху популяции, что приведёт к искоренению», — сказал Зарри. «В первый год или два казалось, что так и есть».
В то же время, по его словам, численность популяций местных рыб начала восстанавливаться. Также начали расти темпы роста озёрной форели.
Но через несколько лет исследователи заметили, что их показатели улова увеличились, а не уменьшились, что было обусловлено расширением популяции молодых окуней.
Генетический анализ Зарри, ставший возможным благодаря образцам тканей малоротого окуня, которые Крафт собирал начиная с 1995 года, показал, что давление отбора в результате отлова рыбы привело к драматическим генетическим изменениям между 2000 и 2019 годами в генах трёх хромосом. Эти геномные регионы были связаны с увеличением темпов роста и раннего созревания.
Два сопутствующих исследования, проведённых Томми Детмером, бывшим водным экологом в Корнелле, который сейчас является доцентом в Университете штата Айова, изучили влияние усилий по удалению малоротого окуня на местных рыб и на поведение малоротого окуня.
В одной статье, под руководством Монтаны Эйри, докторанта в лаборатории МакИнтайра, команда обнаружила, что почти все популяции местных пресноводных рыб первоначально восстановились. Но постоянный мониторинг показал, что через 10 лет некоторые популяции рыб продолжали реагировать положительно, в то время как другие вернулись к той же низкой численности, как это было, когда малоротый окунь доминировал в озере. Результаты подчёркивают важность постоянного мониторинга для понимания динамики всей экосистемы с течением времени, сказал Зарри.
Выводы имеют важное значение для ручьевой и озёрной форели в Адирондаке. Мало того, что они находятся под угрозой из-за потепления поверхностных вод и истощения уровня кислорода в более глубоких и прохладных водах, куда рыба уходит на лето, теперь они также сталкиваются с дополнительной нагрузкой в виде конкуренции с окунем за добычу, сказал МакИнтайр.
Другое исследование Детмера показало, что малоротый окунь, но не другие местные рыбы в озере Литтл-Мус, стал более пугливым через несколько лет после начала отлова. Одним из возможных объяснений является то, что выжившие особи стали более осторожными, выросши в озере, где окуня отлавливали четыре раза в год.
«Мы также заинтересованы в проверке того, есть ли генетическая основа для поведения», — сказал Зарри, — «при котором рыбы, которые по своей природе более пугливы (а не из-за воспитания), избежали отлова, что привело к распространению генотипа пугливости по популяции».
«Долгосрочные исследования усилий по управлению имеют решающее значение не только для углубления нашего понимания природных экосистем, но и для оценки эффективности конкретных инструментов управления», — сказал Детмер.