Сила в числе, или так гласит поговорка. Но в океане ученые обнаружили, что рыбы, которые собираются вместе, не обязательно выживают вместе. В некоторых случаях, чем больше рыбы, тем большую цель она представляет для хищников.
Это то, что недавно наблюдали MIT и норвежские океанографы, когда они исследовали широкую полосу океана у побережья Норвегии в разгар сезона нереста мойвы — небольшой арктической рыбы размером с анчоуса. Миллиарды мойвы мигрируют каждый февраль от края арктического ледяного щита на юг к норвежскому побережью, чтобы отложить икру. Береговая линия Норвегии также является остановкой для основного хищника мойвы — атлантической трески. Когда треска мигрирует на юг, она питается нерестящейся мойвой, хотя ученые до сих пор не измеряли этот процесс в больших масштабах.
Сообщая о своих результатах в Communications Biology, команда MIT запечатлела взаимодействия между отдельными мигрирующими тресками и нерестящимися мойвами на огромной пространственной протяженности. Используя основанную на звуке широкополосную технику визуализации, они наблюдали, как случайные мойвы начали группироваться вместе, образуя огромную косяк, охватывающую десятки километров. Когда косяк мойвы образовал своего рода экологическую «горячую точку», команда наблюдала, как отдельные особи трески начали группироваться вместе в ответ, образуя собственную огромную косяк. Роящаяся треска настигла мойву, быстро съев более 10 миллионов рыб, что, по оценкам, составляло более половины собранной добычи.
Драматическая встреча, которая произошла всего за несколько часов, является крупнейшим из когда-либо зарегистрированных случаев нападения хищников как по количеству участвовавших в ней особей, так и по площади, на которой произошло событие.
Это событие вряд ли ослабит популяцию мойвы в целом; стадо, на которое охотятся, составляет 0,1% от нереста мойвы в регионе. Однако, поскольку изменение климата приводит к отступлению арктического ледяного покрова, мойве придется проплывать большее расстояние, чтобы нереститься, что делает вид более напряженным и уязвимым для естественных событий хищничества, таких как то, что наблюдала группа.
Поскольку мойва является средой обитания многих видов рыб, включая треску, постоянный мониторинг ее поведения с точностью, приближающейся к точности отдельных рыб, и в больших масштабах, охватывающих десятки тысяч квадратных километров, будет способствовать усилиям по сохранению вида и здоровья океана в целом.
«В нашей работе мы видим, что естественные катастрофические события хищничества могут изменить локальный баланс хищник-жертва в течение нескольких часов», — говорит Николас Макрис, профессор механики и океанической инженерии в Массачусетском технологическом институте. «Это не проблема для здоровой популяции со множеством пространственно распределенных населенных пунктов или экологических горячих точек. Но поскольку количество этих горячих точек уменьшается из-за климата и антропогенных стрессов, тот тип естественного «катастрофического» события хищничества, свидетелями которого мы стали для ключевого вида, может привести к драматическим последствиям для этого вида, а также для многих видов, зависящих от него».
Соавторами статьи Макриса являются Шоурав Педнекар и Анкита Джейн из Массачусетского технологического института, а также Олав Руне Годё из Института морских исследований в Норвегии.
Для своего нового исследования Макрис и его коллеги повторно проанализировали данные, собранные ими во время круиза в феврале 2014 года в Баренцево море у берегов Норвегии. Во время этого круиза команда задействовала систему Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing (OAWRS) — технологию звуковой визуализации, которая использует вертикальную акустическую решетку, прикрепленную к днищу лодки, для отправки звуковых волн вниз в океан и во всех направлениях. Эти волны могут распространяться на большие расстояния, отражаясь от любых препятствий или рыб на своем пути.
Та же или вторая лодка, буксирующая массив акустических приемников, непрерывно улавливает рассеянные и отраженные волны на расстоянии многих десятков километров. Затем ученые могут анализировать собранные формы волн, чтобы создавать мгновенные карты океана на огромной площади.
Ранее команда реконструировала карты отдельных рыб и их движений, но не смогла различить разные виды. В новом исследовании ученые применили новую «мультиспектральную» технику для дифференциации видов на основе характерного акустического резонанса их плавательных пузырей.
«У рыб плавательные пузыри резонируют как колокола», — объясняет Макрис. «У трески большие плавательные пузыри с низким резонансом, как колокол Биг-Бена, тогда как у мойвы крошечные плавательные пузыри, которые резонируют как самые высокие ноты на фортепиано».
Проведя повторный анализ данных OAWRS с целью выявления конкретных частот встречаемости мойвы по сравнению с треской, исследователи смогли визуализировать группы рыб, определить их видовой состав и составить карту перемещений каждого вида на огромной площади.
Исследователи применили многоспектральную технику к данным OAWRS, собранным 27 февраля 2014 года, в разгар сезона нереста мойвы. Ранним утром их новое картирование показало, что мойва в основном держалась сама по себе, перемещаясь как случайные особи, свободными скоплениями вдоль норвежского побережья. Когда солнце взошло и осветило поверхностные воды, мойва начала опускаться на более темные глубины, возможно, ища места на морском дне для нереста.
Команда наблюдала, как по мере погружения мойвы начинали переходить от индивидуального поведения к групповому, в конечном итоге образуя огромную стаю из примерно 23 миллионов рыб, которая двигалась скоординированной волной длиной более десяти километров.
«Мы обнаружили, что мойва имеет критическую плотность, которая вытекает из физической теории, которую мы теперь наблюдаем в дикой природе», — говорит Макрис. «Если они находятся достаточно близко друг к другу, они могут принять среднюю скорость и направление других рыб, которых они могут чувствовать вокруг себя, и затем сформировать массивную и сплоченную стаю».
Пока они наблюдали, стаи рыб начали двигаться как единое целое, в согласованном поведении, которое наблюдалось у других видов, но никогда у мойвы до сих пор. Считается, что такая согласованная миграция помогает рыбам экономить энергию на больших расстояниях, по сути, следуя коллективному движению группы.
Однако в этом случае, как только образовалась стая мойвы, она привлекла все большее количество трески, которая быстро сформировала собственную стаю, насчитывающую около 2,5 миллионов рыб, согласно акустическому картированию команды. За несколько коротких часов треска съела 10,5 миллионов мойвы на протяжении десятков километров, прежде чем обе стаи распались, а рыба разбежалась. Макрис подозревает, что такое массовое и скоординированное хищничество является обычным явлением в океане, хотя это первый случай, когда ученым удалось задокументировать такое событие.
«Это первый раз, когда мы видим взаимодействие хищника и добычи в огромных масштабах, и это последовательная битва за выживание», — говорит Макрис. «Это происходит в чудовищных масштабах, и мы наблюдаем, как волна мойвы приближается, как волна вокруг стадиона, и они как бы собираются вместе, чтобы сформировать оборону. То же самое происходит и с хищниками, которые объединяются для последовательной атаки».
Команда надеется в будущем использовать OAWRS для мониторинга крупномасштабной динамики среди других видов рыб.
«Было показано раз за разом, что когда популяция находится на грани коллапса, у вас будет эта последняя стая. И когда эта последняя большая, плотная группа исчезает, происходит коллапс», — говорит Макрис. «Поэтому вы должны знать, что там есть, прежде чем оно исчезнет, потому что давление не в их пользу».
