Рыбы могут находить скопления планктона по запаху

Ныряльщики и рыбы возле затонувшего буксира, окруженного и обросшего кораллами, недалеко от острова Кюрасао в Карибском море. У берегов этого острова американские исследователи провели опыты, результаты которых свидетельствуют о том, что выделяемый планктоном диметилсульфониопропионат привлекает рыб, обитающих возле коралловых рифов. Фото с сайта www.caradonna.com

Три вида рыб, которые образовывали скопления у источников ДМСП: хромис Chromis multilineata (вверху), губан Clepticus parrae (в центре) и инермия Inermia vittata (внизу). Фото с сайта reefguide.org

Многие виды рыб собираются на коралловых рифах, в местах концентрации пищи — планктонных организмов. По-видимому, они могут пользоваться при этом не только зрением (устремляясь туда, где скопились особи своего и других видов), но и обонянием. Результаты исследования, проведенного у берегов острова Кюрасао в Карибском море, свидетельствуют о том, что рыбы могут использовать в качестве сигнального вещества, помогающего им находить скопления планктона, диметилсульфониопропионат (ДМСП). Это вещество выделяют планктонные и бентосные водоросли, когда их поедают, а также питающиеся водорослями планктонные организмы, когда, в свою очередь, поедают их. Несколько видов планктонных рыб скапливались у искусственных источников ДМСП достоверно чаще, чем у контрольных источников, испускающих дистиллированную воду.

Коралловые рифы образуют оазисы биологического разнообразия и высокой продукции (скорости прироста биомассы) в тропических морях. В теплой морской воде плохо растворяются газы, и живые организмы страдают от недостатка кислорода для дыхания и углекислого газа для фотосинтеза, но кораллы, в клетках которых живут внутренние симбионты (одноклеточные водоросли зооксантеллы), образуют систему, в которой эти газы используются предельно эффективно. К тому же кораллы весьма успешно отлавливают из воды планктон и различные органические частицы, а их известковые скелеты образуют огромные рифы с причудливым рельефом. Благодаря этим особенностям кораллов, коралловые рифы намного богаче жизнью, чем какие-либо другие экосистемы тропических морей.

Многие виды рыб собираются возле рифов в скопления, включающие десятки или сотни особей, и питаются планктоном, или бентосом (донными организмами) — в том числе самими кораллами.

Предположение о том, что для образования скоплений в местах, где много пищи, эти рыбы пользуются обонянием, уже высказывалось ранее, но какие именно запахи привлекают рыб, оставалось неясным. Эксперименты, проведенные группой американских исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе (University of California, Davis) и Университета Северной Каролины в Уилмингтоне (University of North Carolina, Wilmington), позволили установить, что, по крайней мере, некоторую роль в образовании скоплений рыб на коралловых рифах, по-видимому, играет продукт метаболизма (метаболит) планктонных и бентосных водорослей — диметилсульфониопропионат (ДМСП, dimethylsulfoniopropionate, DMSP).

Реакция рыб трех видов на попадание в воду раствора ДМСП и контрольного вещества, лишенного запаха (дистиллированной воды). По оси абсцисс отложено время в минутах. Release (выпуск) 1 и 2 — моменты, когда порция раствора или контрольного вещества начинала поступать в морскую воду. По оси ординат отложено число рыб, наблюдаемых у источников раствора через каждые 10 минут. Черные столбцы соответствуют опытным точкам, серые — контрольным. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Исследователи выпускали это вещество из специальных установок, размещенных на четырех участках среди коралловых рифов, расположенных вдоль береговой линии острова Кюрасао в Карибском море и удаленных друг от друга не менее чем на 14 км. В качестве контроля из таких же установок, размещенных в нескольких метрах от источников ДМСП, выпускали дистиллированную воду (которая не имеет запаха). За участками, прилежащими к установкам, наблюдали за некоторое время до выпуска растворов и в течение часа после первого выпуска (всего раствор ДМСП и воду выпускали дважды), погружаясь с аквалангами под воду в стороне от установок перпендикулярно течению и регистрируя каждые 10 минут число собравшихся у каждой установки рыб на расстоянии до 10 м вниз по течению.

Опыты показали, что несколько видов рыб собираются у источников раствора диметилсульфониопропионата достоверно чаще, чем у источников дистиллированной воды. Некоторые из отмеченных возле источников ДМСП видов рыб собирались там в массе, группами в несколько сотен особей.

ДМСП может служить для рыб индикатором скоплений планктонных гетеротрофных организмов (зоопланктона) потому, что планктонные водоросли (фитопланктон) выделяют это вещество в воду, когда их поедает зоопланктон. Кроме того, ДМСП попадает в воду при поедании хищниками зоопланктонных организмов, которые питаются водорослями. Впоследствии бактерии разлагают это вещество до диметилсульфида — летучего соединения, в малых концентрациях придающего (вместе с несколькими другими веществами) характерный «свежий» запах морской воде и приморскому воздуху. Диметилсульфид, в свою очередь, играет заметную роль в атмосфере Земли, отчасти определяя климат нашей планеты. Часть атмосферного диметилсульфида окисляется до серной кислоты, пары которой вызывают конденсацию капель воды и, тем самым, способствуют образованию облаков. Кроме того, диметилсульфид занимает важное место в круговороте серы в природе, обеспечивая один из путей возвращения этого элемента из океана в атмосферу и на сушу.

Результаты исследования реакции населяющих коралловые рифы рыб на ДМСП показывают, что это вещество может указывать рыбам на участки скопления зоопланктона и привлекать их к таким участкам. По-видимому, рыбы при этом пользуются не только обонянием, но и зрением, стремясь туда, где скапливается большое число других рыб (своего и других видов).

Схема строения молекулы диметилсульфониопропионата (ДМСП). Рис. с сайта en.wikipedia.org

Роли ДМСП в глобальных процессах, определяющих климат Земли, посвящено немало исследований, но возможность использования этого соединения рыбами в качестве сигнального вещества, помогающего рыбам искать скопления планктона, была показана впервые. Авторы работы отмечают, что двойственную роль ДМСП в жизни морских экосистем следует принимать во внимание, исследуя глобальные процессы изменения климата и их связь с жизнедеятельностью организмов, населяющих мировой океан.

Источник: Jennifer L. DeBose, Sean C. Lema, Gabrielle A. Nevitt. Dimethylsulfoniopropionate as a foraging cue for reef fishes // Science. 7 March 2008. V. 319. P. 1356.

Петр Петров

Последние новости: Биология, Петр Петров

6 марта Австралийские биологи открыли дополнительный способ размножения кораллов

31 января Больные муравьи становятся асоциальными

27 января Изменение ветров, дующих над Южным океаном, пошло на пользу альбатросам

18 января Новая методика позволяет изучать белки, тесно соседствующие с ДНК

16 января Обнаружено хищное растение, которое ловит почвенных нематод подземными листьями

12 января Принимая коллективное решение, пчелы-разведчики убеждают оппонентов замолчать

11 января Для фитопланктона не действует закон Кляйбера

28 декабря Одну треть рыбных запасов оставить птицам — новый закон в экологии

19 декабря Неинформированные массы мешают меньшинству переубедить большинство

6 декабря Осы узнают друг друга по лицам, чтобы поддерживать жесткую социальную структуру

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):