Wpływ rybołówstwa na ewolucję zachowania dorsza atlantyckiego
Osobowość ryb – spójne zachowanie osobnicze, które utrzymuje się w czasie w wielu sytuacjach – jest jak wiadomo pokłosiem procesów adaptacyjnych związanych z zawieranymi w czasie cyklu życiowego kompromisami czy ograniczeniami fizjologicznymi. A konkretnie populacja danego gatunku może składać się z osobników tej samej płci, wielkości lub w tym samym wieku, które odznaczają się odmiennymi cechami behawioralnymi. Cechy te zostały podzielone na pięć głównych kategorii: bojaźliwość-odwaga; eksploracja-unikanie; aktywność; stadność i agresywność. W ramach rożnych badań wykazano, że zmienność osobowości jest dziedziczna. Naukowcy z projektu BE-FISH (Pace of life syndromes in fish: harvesting effects and the role of marine reserves) od dawna podejrzewali, że łowiska mogą mieć swój udział w tego typu ewolucyjnym oddziaływaniu na zasoby morskie poprzez selektywne usuwanie określonych cech związanych z cyklem życiowym. Dr David Villegas-Rios, stypendysta podoktorancki Marie Curie z Flødevigen Research Station (IMR) i koordynator projektu, omawia osiągnięcia projektu. Zdaniem naukowca zapewniają unikatowe powiązanie między łowiskami, ekologią behawioralną i biologią ewolucyjną i jako takie mogą w nadchodzących latach otworzyć drogę do rozmaitych projektów krajowych i unijnych. Zbieranie plonów przez człowieka to nieprzypadkowa działalność. Eliminowane są często pojedyncze osobniki ze względu na ich większą atrakcyjność (np. polowanie dla zdobycia trofeum) albo bezbronność, jak w przypadku ryb. Odważniejsze osobniki trafią na przykład do pułapek sieciowych łatwiej niż te bojaźliwe. Podobnie aktywniejsze ryby znajdą sieci szybciej niż te bardziej pasywne. To oznacza, że zachowanie może determinować przystosowanie. Praktyki połowowe, poprzez ciągłe eliminowanie osobników o określonych cechach behawioralnych, mogą pociągać za sobą konsekwencje ewolucyjne w odławianych populacjach. Na przykład poprzez sprzyjanie ewolucji w kierunku mniej aktywnych fenotypów. Ekologiczne następstwa tego typu praktyk są w znacznej mierze nadal nieznane, ale mogą upośledzać zdolność adaptacji, ograniczając przyszły potencjał adaptacyjny wraz z produktywnością populacji. Dlaczego pana zdaniem ważne jest uwzględnianie tych zmian ewolucyjnych na obszarach połowowych? Ewolucyjne zmiany w zachowaniu niesłużące adaptacji mogą sprawić, że pozostałe osobniki staną się coraz trudniejsze do odłowu (z powodu stałego usuwania bardziej narażonych osobników), co obniży wydajność łowisk. Co więcej przyjmuje się (co czasami jest poparte dowodami), że zmienność behawioralna towarzyszy zmianom w cyklu życiowym. Określa się to mianem hipotezy tempa życia. To oznacza na przykład, że bardziej aktywne ryby to również takie, które mogą szybciej się rozwijać albo składać więcej ikry, czyli bardziej produktywne. W praktyce wygląda to tak, że niesłużące adaptacji następstwa ewolucji cech behawioralnych wywoływanej przez łowisko mogą rozszerzyć się na inne cechy, które mają większe znaczenie w kontekście wydajności obszaru połowowego. Jeżeli dokonujemy selekcji bardziej aktywnych ryb, gdyż łatwiej znajdują one sprzęt połowowy, a są to osobniki rozwijające się szybciej (tj. istnieje korelacja genetyczna między aktywnością a szybkim rozwojem), wówczas populacje mogą uszczuplać się szybciej niż zakładamy. Czy może nam pan powiedzieć więcej o technikach wykorzystanych do gromadzenia danych telemetrycznych? W ramach projektu BE-FISH telemetria akustyczna posłużyła do rejestrowania zachowań dorsza dzikiego. Telemetria akustyczna jest szeroko stosowaną techniką do pogłębiania wiedzy o ekologii przestrzennej i poruszaniu się organizmów wodnych. Robimy niewielkie nacięcie w brzuchu ryby, umieszczamy nadajnik akustyczny w jamie ciała i zamykamy ją za pomocą dwóch-trzech szwów wykonanych nicią chirurgiczną. Aby ułatwić cały proces, ryba jest najpierw znieczulana olejkiem goździkowym, który unieruchamia ją na kilka minut. Kiedy ryba dojdzie do siebie i zacznie się zachowywać normalnie (zazwyczaj w ciągu 5-10 minut), jest ponownie wypuszczana na wolność. Będzie nadawać unikatowy kod, który ujawni jej tożsamość oraz pomiar głębokości. System uzupełnia zestaw czterech podwodnych odbiorników, które są rozmieszczone na badanym obszarze (w naszym przypadku przybrzeżny fiord) na głębokości 3-4 metrów, tworząc gęstą siatkę rejestrującą sygnały z nadajników. Zasadniczo, jeżeli ryba znajdzie się wystarczająco blisko odbiornika, to zarejestruje jej obecność oraz głębokość, na której się znajdowała w danym momencie. Dzięki wystarczająco ciasnemu rozmieszczeniu odbiorników możemy uzyskać precyzyjne wskazania lokalizacji i głębokości. W czasie badań rejestrowaliśmy średnio jedną pozycję co 1,5 minuty. Dane są pobierane z odbiorników i analizowane dwa razy w roku. Jakiego rodzaju testy przeprowadziliście na rybach i dlaczego? W ramach BE-FISH badaliśmy zachowanie na wolności i w niewoli. Zachowanie na wolności było analizowane za pomocą omawianej wcześniej telemetrii akustycznej. Następnie przeprowadziliśmy trzy standardowe testy w niewoli, aby zbadać zachowanie ryb. Najpierw użyliśmy testu otwartego pola, aby określić tendencję eksploracyjną. W tym celu rejestrowaliśmy kilka parametrów ryb pływających w otwartym zbiorniku ze słoną wodą o pojemności 600 litrów, które odzwierciedlały ich osobnicze zachowanie eksploracyjne (np. zwlekanie z pierwszym ruchem). Odwaga oceniana była za pomocą testu nowego obiektu. W tym przypadku ryby, przyzwyczajone do zbiornika przy okazji wcześniejszego testu, zostały skonfrontowane z nowym obiektem na środku zbiornika. Reakcja na obiekt (zwlekanie ze zbliżeniem się, czas spędzany w jego pobliżu itp.) posłużyła za miarę odwagi. Na koniec pomiar agresywności polegał na pozwoleniu rybom na interakcje z ich własnym odbiciem w lustrze. Liczba zbliżeń i czas spędzony blisko lustra to niektóre z rejestrowanych w tym przypadku zmiennych. Na podstawie tych trzech testów byliśmy w stanie określić trzy z pięciu osi zachowania rejestrowanego zazwyczaj w badaniach nad osobowością zwierząt. Jakie główne wnioski przyniosły jak dotychczas przeprowadzone badania? Przeprowadzamy właśnie końcowe analizy. Ustaliliśmy jak dotąd, że osobnicza zmienność cech behawioralnych dorsza atlantyckiego na wolności i w niewoli jest duża, a zarejestrowane w obydwu grupach cechy behawioralne są powtarzalne na poziomie osobniczym – co oznacza, że można je określić mianem cech osobowości. To oznacza także, że cechy osobnicze dorsza są prawdopodobnie dziedziczne, a połowy i inne działania człowieka mogą oddziaływać na eko-ewolucyjną dynamikę populacji. Odkryliśmy również, że cechy behawioralne dorsza przejawiane na wolności są skorelowane na poziomie osobniczym. Te korelacje nazywane są syndromami behawioralnymi i uznawane za powód ograniczenia zmiany ewolucyjnej: cechy nie ewoluują już niezależnie, tylko są raczej uzależnione od ewolucji cech skorelowanych. Innymi słowy stwierdziliśmy, że możliwość ewolucji cech behawioralnych dorsza jest zredukowana średnio o 25%. Co jeszcze chcielibyście osiągnąć przed zakończeniem prac nad projektem? Nie zakończyliśmy jeszcze wszystkich analiz, ale zamierzamy ustalić w ciągu kilku najbliższych miesięcy, czy zachowanie zmierzone w niewoli jest skorelowane z tym zmierzonym na wolności – czegoś takiego nie przeprowadzono jeszcze dla organizmu morskiego. To ważne, gdyż naukowcy oceniają zazwyczaj zachowanie w niewoli i wyciągają na tej podstawie wnioski ewolucyjne. Tymczasem oceny w niewoli mogą nie być reprezentatywne dla zachowania na wolności, które podlega selekcji i zmianie ewolucyjnej. Sprawdzenie zatem hipotezy, czy cechy behawioralne zmierzone w niewoli są istotne ekologiczne ma więc zasadnicze znaczenie. Ostatnie analizy pozwolą nam również stwierdzić, czy cechy behawioralne są powiązane z cechami cyklu życiowego, takimi jak rozwój. Dzięki temu dowiemy się, czy następstwa ewolucyjne połowów obejmują zmianę ewolucyjną w cechach skorelowanych, które odzwierciedlają produktywność populacji. Jakie są wasze nadzieje związane z oddziaływaniem projektu w ciągu nadchodzących miesięcy i lat? Jeśli chodzi o stronę praktyczną, niektóre ustalenia już zostały przesłane do publikacji w czasopismach międzynarodowych. Ogólnie rzecz biorąc, projekt stanie się punktem zwrotnym w sposobie postrzegania i analizowania danych telemetrycznych. Poszerza zakres możliwych zastosowań i ich potencjał, gdyż wykazaliśmy, że mogą one posłużyć do poznawania procesów eko-ewolucyjnych organizmów morskich. Nasz projekt wykazuje również empirycznie, że organizmy morskie posiadają osobowości i przejawiają syndromy behawioralne na wolności. Dostarcza twardych dowodów. Wiemy już teraz, że ewolucja cech behawioralnych wywoływana przez łowiska jest nie tylko możliwa, ale prawdopodobnie powszechna i uzależniona od struktury korelacyjnej cech. Wyzwanie na przyszłość, jakie stawia projekt, polegać będzie na sprawdzeniu, czy wzorce zaobserwowane u naszego gatunku modelowego (dorsza atlantyckiego) można uogólnić na większość organizmów morskich. BE-FISH Dofinansowanie z 7PR-LUDZIE strona projektu w serwisie CORDIS
Kraje
Norwegia