Рыбы-лентяи, спринтеры и консерваторы: учёные изучают ихтиофауну озера Эльгыгытгын

Учёные Кроноцкого заповедника выяснили, какие физиологические и биохимические особенности организмов эндемичных пресноводных рыб из озера Эльгыгытгын позволили им выжить в условиях изоляции и оледенения. Экспедиция Кроноцкого заповедника и Российской академии наук продолжает фундаментальные исследования на озере, расположенном в древнем метеоритном кратере.

Однажды, 3,6 млн лет назад, когда до появления рода Homo оставался ещё примерно миллион лет, материк Евразии потрясла геологическая катастрофа: гигантский метеорит ударился о поверхность планеты в районе современной Чукотки, оставив круглый кратер диаметром около 12 км. Воронка заполнилась водами рек и ручьёв, и образовалось озеро, получившее тысячелетия спустя название Эльгыгытгын — "Белое озеро" на языке местных народов.

Белое озеро пережило все оледенения последующих эпох. Берега его скованы вечной мерзлотой толщиной почти в полкилометра, оно не только покрыто льдом почти круглый год, но и не промерзает на свою глубину в полторы сотни метров. Получился своеобразный изолированный "аквариум", сохранивший уникальную экосистему возрастом более 3 млн лет. Люди суеверно обходили Эльгыгытгын стороной, веря, что там живут неведомые чудовища. И не тронутое человеком озеро стало хранилищем уникальной информации за последние три с половиной миллиона лет, законсервированной в донных отложениях толщиной более 200 м. Озеро стало уникальным полигоном для палеоклиматических, гидробиологических, ихтиологических исследований. Несмотря на свою мертвящую суровость, Эльгыгытгын насыщен жизнью. В толще воды и на дне обитает планктон, а изучение ихтиофауны приводит ко всё более интересным результатам.

Когда-то, много тысяч лет назад в озеро из соседних рек и ручьёв переселились арктические гольцы — рыбы из семейства лососевых, широко распространённые по всему северу Евразии. Арктические гольцы (другое название — палии), живущие в озере сейчас, представлены тремя разными по своей биологии видами, обитающими на разной глубине. Мелкий вид — малоротая палия (Salvelinus elgyticus) живёт в толще воды и питается планктоном. На неё охотится крупная (до 10 кг) и хищная боганидская палия (Salvelinus boganidae). А в глубине озера обитает реликтовая длиннопёрая палия (Salvethymus svetovidovi), пережившая несколько ледниковых периодов, — эндемичный вид, описанный в 1990 году, не встречающийся нигде за пределами этого озера. В целях его охраны озеро объявлено памятником природы Чукотки.

Григорий Маркевич, научный сотрудник ФГБУ "Кроноцкий государственный заповедник": "Генетически эти гольцы различаются между собой сильнее, чем подобные группы из других озёрных систем северных широт. Мы предполагаем, что предки у трёх палий были разные, они независимо вселились в озеро, а современный облик рыбы обрели в результате долгой конкуренции за пищу и места нереста. В современных условиях ни одна из трёх групп не выходит в вытекающую из озера реку, однако их предки, скорее всего, вели речной (ручьевой) образ жизни. Рыбы, попавшие в озеро, сильно изменили свою физиологию: способность выживать в постоянно меняющейся среде текущих вод они поменяли на навыки добывать разреженный корм в стабильной среде огромного водоёма".

Причём каждый вид избрал собственную стратегию выживания, приспособив за миллионы лет под неё собственную физиологию и биохимию. В сезон 2020 года учёные собрали пробы тканей всех групп палий, изучили их основные биохимические характеристики и реконструировали специфический метаболизм каждой из исследованных групп.

Стратегия малоротой палии: "тише едешь — дальше будешь". У этой рыбы невысокие жизненные запросы — планктона в озере достаточно, надолго жировых запасов делать не надо. Плавай себе потихоньку без резких движений и старайся не попасть в зубы хищнику. Предок малоротой палии подавил свою гормональную и метаболическую активность, перешёл к малоподвижному образу жизни и замедлил рост тела. Эта рыба не способна эффективно запасать питательные вещества в организме. Концентрация задействованной в энергообмене глюкозы всю жизнь остаётся в крови на низком уровне; специфических белков, отвечающих за транспорт питательных веществ в крови, мало. Пережить тысячелетия этому виду помогает, видимо, высокая эффективность размножения: сколько ни едят его хищные соседи — все ему нипочём.

Предок боганидской палии пошёл по другому пути. Его девиз: "плыви — хватай — расти!" Шустрые боганидские гольцы мускулисты и прожорливы, скорость обмена веществ и уровень гормонов щитовидной железы зашкаливают. К старшему возрасту жирность мяса боганидской палии достигает трети массы тела. Накопленный жир — это энергоресурс для быстрого плавания и противодействия чрезмерному охлаждению организма.

А реликтовая длиннопёрая палия сохранилась с таких давних пор, потому что не забывала заветы предков. Эта рыба не отличается подвижностью, живёт почти у самого дна. В её крови сохранились следы очень древних физиологических адаптаций к очень суровым условиям длительной бескормицы и кислородного голодания. Добротный запас жира — до половины мышечной массы, в крови есть особый белковый механизм, транспортирующий накопленные жиры по организму. Из-за этих белков кровь выглядит белёсой, а не ярко-красной. Такая физиология чрезвычайно редко встречается у животных — аналогичные адаптации обнаружены лишь у отдельных представителей глубоководной фауны. Хотя реликтовые глубоководные палии ведут малоподвижный образ жизни, в их крови повышен уровень гемоглобина. В современных условиях вся толща озёрных вод насыщена кислородом, и избыток гемоглобина кажется бесполезным. Скорее всего, эта особенность сохранилась со времён ледникового периода, когда вид выживал подо льдом практически без кислорода десятки тысяч лет.

Фундаментальные исследования ихтиологов Кроноцкого заповедника проливают свет на ход эволюционных процессов, происходивших в изолированных экосистемах, демонстрируют разнообразие механизмов приспособляемости разных видов животных. Эти знания могут найти и практическое применение в создании условий аквакультуры — перспективного направления хозяйства Арктического региона.

Исследования проводятся при поддержке Фонда президентских грантов (проект № 20-1-032864) и автономной некоммерческой организации "Камчатский природоохранный центр "Особая территория".