Большие рыбы и рыбы с крупными клетками более чувствительны к гипоксии

Международная группа ученых обобщила массив опубликованных данных по чувствительности рыб к содержанию кислорода в воде. Согласно построенной ими модели, устойчивость рыб к гипоксии определяется массой тела, размером клеток, уровнем метаболизма, а также соленостью и температурой воды.

Credit:
123rf.com

Концентрация растворенного кислорода в воде — один из важнейших лимитирующих факторов для аэробных водных организмов, в том числе для рыб. В последнее время этот фактор привлекает особое внимание, так как из-за потепления климата и загрязнения воды концентрация кислорода в природных водоемах снижается. В связи с этим важно определить закономерности того, как изменение уровня кислорода влияет на различные виды водных животных. «Определив эти правила для рыб, в конечном итоге мы можем предсказать, какие виды рыб подвергнутся наибольшему риску в результате изменения окружающей среды», — утверждает Вилко Верберг из Университета Неймегена (Нидерланды), один из авторов исследования, опубликованного в Global Change Biology.

Мера устойчивости организма к гипоксии — критическое давление кислорода (critical oxygen tension, Pcrit) — это парциальное давление кислорода, ниже которого аэробный катаболизм организма резко снижается. Авторы исследования обобщили данные по этой величине для 195 видов морских и пресноводных рыб, а также определили влияние биотических и абиотических факторов на Pcrit для конкретных видов. Для этого они дополнили существующую базу данных новыми статьями (с января 2016 по март 2021 года), найденными в Web of Science Core Collection по ключевым словам и в дальнейшем отобранными вручную.

Поскольку ранее было известно, что у холоднокровных животных потребность в кислороде во многом определяется эволюционным родством видов, авторы построили филогенетическое древо для 195 видов рыб на Open Tree of Life. Авторы также оценивали влияние размера клеток на потребность рыб в кислороде; не имея возможности непосредственно получить данные о размере клеток, его оценивали по размерам генома (больше геном — больше клетки), предварительно убедившись, что размер генома не связан с размером тела (роль этого фактора также оценивалась).

Модель, построенная по принципу максимальной экономии, объясняет 80,5% вариаций Pcrit. Эти вариации зависят от положения вида на филогенетическом древе (38%), межвидовых различий, не связанных с филогенией (12%), а также таких факторов, как соленость и температура воды, уровень метаболизма рыбы, масса тела и размер генома, по которому оценивался размер клеток (суммарно по этим факторам — 31%).

Морские рыбы более чувствительны к гипоксии, чем пресноводные. Это результат был ожидаем, поскольку в пресных водоемах концентрация кислорода колеблется в более широких пределах. Также чувствительнее к гипоксии рыбы с более высоким уровнем метаболизма. Отмечено, что повышение температуры и понижение концентрации кислорода оказывают совместное воздействие: чем выше температура, тем выше потребность в кислороде. Также при повышении температуры повышается чувствительность к гипоксии у более крупных рыб и рыб с более крупными клетками.

Данные по устойчивости разных видов рыб к гипоксии, полученные в предыдущих исследованиях, зачастую противоречивы. Авторы новой работы снимают эти противоречия, принимая во внимание не только уровень кислорода, но и температуру воды, а также размер рыбы, величину ее клеток и другие факторы.

Источники:

Verberk W.. et al. Body mass and cell size shape the tolerance of fishes to low oxygen in a temperature-dependent manner // Global Change Biology, published online 25 July 2022. DOI: 10.1111/gcb.16319

Цитата по пресс-релизу.

Добавить в избранное

Вам будет интересно