Одним из критических мест в жизненном цикле рыбы является их низкая устойчивость к теплу во время спаривания. Другими словами, температура воды в нерестилищах в значительной степени определяет, насколько успешно они размножаются. Это делает рыбу особенно уязвимой к воздействиям изменения климата — не только в океане, но и в озерах, прудах и реках. Согласно исследованиям ученых, если этот процесс не контролировать, изменение климата и повышение температуры воды будут отрицательно влиять на размножение до 60% всех видов рыб.
Организмы должны дышать, чтобы их тела производили энергию; это одинаково справедливо для людей и для рыб. Кроме того, энергетические потребности людей и животных зависят от температуры: когда она становится теплее, потребность в энергии возрастает в геометрической прогрессии, а вместе с этим и потребность в кислороде. Из этого следует, что организмы могут адаптироваться к повышению температуры, обеспечивая свои тела большим количеством кислорода. Но существуют определенные видовые ограничения этой способности; если эти пределы превышены, это может привести к сердечно-сосудистому коллапсу.
Вооружившись этими знаниями, эксперты из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) провели метаисследование, чтобы определить, в каких фазах жизни морская и пресноводная рыба во всем мире наиболее чувствительна к теплу. Для этого биологи собрали научные данные о 694 видах рыб и проанализировали температурные диапазоны, в которых они могут выживать в виде взрослых особей, готовых к спариванию; эмбрионах в яйцах; личинок и взрослых во время брачного периода.
Наши результаты показывают, что как зародыши в яйцах, так и взрослые, готовые к спариванию, рыбы гораздо более чувствительны к теплу, чем на стадии личинки или будучи взрослыми половозрелыми особями вне брачного периода. В среднем по миру, например, взрослые вне брачного сезона могут выжить в воде, которая на 10 °C теплее, чем взрослые, готовые к спариванию или откладыванию яиц.
Флемминг Далке, морской биолог AWI
Причина этого отклонения температуры лежит в анатомии рыб: у эмбрионов рыб нет жабр, которые позволили бы им получать больше кислорода. Напротив, рыба, которая готова к спариванию, производит яйцеклетку и сперматозоиды. Эта дополнительная масса тела также должна быть снабжена кислородом, поэтому даже при более низких температурах их сердечно-сосудистая система испытывает огромное напряжение.
Результаты исследований применимы ко всем видам рыб. Также они проясняют, почему рыба чувствительна к теплу, особенно в период спаривания и в зачаточной стадии. Соответственно, на втором этапе исследователи проанализировали, в какой степени температура воды может повыситься из-за изменения климата в районах нереста исследуемых видов. Для этой цели они использовали новые климатические сценарии.
Выводы ученых подтверждают, что каждый градус Цельсия потепления создает больше проблем для мировых запасов рыбы.
Если люди смогут успешно ограничить потепление климата до 1,5 °C к 2100 году, только 10% исследованных нами видов рыб будут вынуждены покинуть свои традиционные нерестовые районы из-за повышения температуры. Но если выбросы парниковых газов остаются на высоком или очень высоком уровне, это может привести к среднему потеплению 5 °C или более, что может поставить под угрозу до 60% всех видов рыб.
Затем эти затронутые виды будут вынуждены либо адаптироваться посредством биологической эволюции — процесс, который, скорее всего, займет слишком много времени, — либо спариться в другое время года или в каком-то другом месте. Некоторые виды могут успешно справиться с этим изменением. Но если учесть тот факт, что рыбы адаптировали свои схемы спаривания к конкретным местам обитания в течение очень длительных периодов времени и циклы спаривания к конкретным океанским течениям и доступным источникам пищи, следует предположить, что они будут вынуждены отказаться от своего нормального области нереста. Это будет означать серьезные проблемы для них.
Кроме того, у рыб, обитающих в реках и озерах, существует еще одна проблема — их среда обитания ограничена размером и географическим расположением вод, в которых они живут: миграция в более глубокие воды или в более холодные районы практически невозможна.