В настоящее время ключевую роль в перемещении видов в новые места обитания играет деятельность человека. Несмотря на огромное число расселённых видов, лишь небольшая часть из них становится инвазивными, то есть наносящими вред местным сообществам, сопряжённым с огромным экологическим и экономическим ущербом. По самым консервативным оценкам (Cuthbert et al., 2021) ущерб от чужеродных видов только в водных системах превышает 300 млрд.долл. с экспоненциальным ростом за последнее десятилетие. И если некоторые чужеродные виды широко известны (например, сельхозвредитель – колорадский жук или обрастатель – речная дрейссена), то других мы зачастую не замечаем, хотя ущерб от них может быть отнюдь не меньший.
Микроскопическое ветвистое ракообразное Bythotrephes longimanus, или колючая водяная блошка – крошечный водный хищник, выходец из Понто-Каспийского бассейна. Этот некрупный хищник, паря в воде благодаря хорошо развитому фасеточному глазу, выслеживает добычу и за счёт развитого двигательного аппарата активно ловит её. Битотрефы нападают почти на всех планктонных животных, даже значительно крупнее себя, не брезгуя и собственной молодью, но не трогают сидячих и временно прикрепляющихся рачков (таких как Sida и Simocephalus). По причине такого активного плавания у данного рачка имеется очень важная морфологическая адаптация: за компактным телом следует тонкий и очень длинный хвостовой придаток, который служит как для увеличения площади парения, так и для создания прямолинейности движения, обеспечивая устойчивость курса этого ракообразного. Именно эти особенности – длинная хвостовая игла и «кровожадность» рачка – обусловили огромный научный интерес. В водных экосистемах исторической части ареала, например, на севере Европы, этот вид хоть и способен достигать высокой численности, но не сильно влияет на местные сообщества. И совершенно иная ситуация сложилась когда этот вид попал в Новый Свет. В начале века рачки-битотрефы массово расселились по североамериканским Великим Озёрам. Первыми заметили этих рачков американские рыбаки: хвостовые иглы Bythotrephes цепляются за леску и засоряют рыболовные снасти, что катострофически сказывается на уловах рыбы. Также Bythotrephes питается мелким зоопланктоном, таким как мелкие кладоцеры, копеподы и коловратки, напрямую конкурируя за пищу с планктоноядными личинками рыб. Сама же рыба, и особенно мальки, также получает прямой вред: при поедании битотрефов из-за их длинной хвостовой иглы нежная слизистая пищеварительной системы рыб травмируется, получает механические повреждения и прободения, что приводит не только к болезни, но и к массовой смерти рыб, в частности озёрной сельди (Alosa pseudoharengus) в Великих Озёрах (Liebig et al., 2021). Общий же ущерб рыболовству Великих Озёр оценивается в более чем в 100 млн.долл. в год (USEPA, 2022). Но не только такой прямой ущерб был нанесён американским экосистемам. Колючая водяная блошка за непродолжительное время выела более половины биомассы всех мелких ракообразных-фильтраторов (в первую очередь Daphnia pulicaria – ключевого фильтратора, обеспечивающего чистоту воды в эфтрофных водоёмах Северной Америки).
В результате теперь в озёрах ныне процветают мелкие водоросли и цианобактерии, а прозрачность в них резко сократилась. Ущерб от повышенной мутности воды по оценке американских специалистов только для озера Мендота превысила 140 млн.долл. (Walsh et al., 2016), стоимость же восстановления только экосистемной услуги «прозрачная вода» для этого озера составит более 800 долл. на протяжении 20 лет на каждого жителя прибрежной зоны – внушительная сумма, даже для граждан США.
Изучению именно этого маленького, но крайне важного планктонного хищника, посвящена работа большого авторского коллектива. Работа опубликована в одном из старейших и самых рейтинговых зоологических журналов - Zoological Journal of the Linnean Society. Российские учёные в данном исследовании играли ключевую роль. Так, сбор и обработка материала с российской стороны выполнена Д.П.Карабановым из Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина (ИБВВ РАН), а общее руководство работ осуществлялось чл-корр. РАН А.А.Котовым из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН). Несмотря на такую актуальную тематику, знания о рачках-битотрефах крайне малы. Так, даже таксономический статус Bythotrephes обсуждается уже более 150 лет, что указывает на сложность классификации этого рода. Для разрешения этого вопроса ученые использовали интегративный подход к систематике, который включал мультигенный анализ: было изучено 4 гена рачков из 80 популяций, представляющих по меньшей мере четыре морфотипа из разных регионов (Северной Америки, Европы и Азии), чтобы уточнить таксономический статус Bythotrephes.
Полученные результаты убедительно подтверждают гипотезу о том, что битотрефы является одним видом, а именно Bythotrephes longimanus Leydig, 1860. Ученые предполагают, что различные морфотипы следует рассматривать как экологические формы и принимать как младшие синонимы этого вида. Также исследование указывает на недавнюю морфологическую радиацию у данного вида, которая, возможно, происходила быстро и параллельно в позднем плейстоцене или вскоре после последнего оледенения. Это позволяет предположить, что эволюционная история этих ракообразных тесно связана с климатическими изменениями.
Проведённая биогеографическая реконструкция распространения Bythotrephes в Голарктике показала, что Европа, вероятно, служила центром распространения, из которого рачки распространился относительно недавно, возможно, в течение последних 10000 лет. Предложено несколько палеографических событий, которые важны для понимания биогеографии и эволюционной динамики Bythotrephes. Исследование имеет не только практическое применение в виде уточнения диагностических признаков битотрефов, что важно не только для целей таксономиии, но и для прикладной идентификации рачков, но и позволяет понять исторические механизмы расселения этого вида в Голарктике, а значит и выработать способы борьбы и контроля над нежелательными чужеродными видами.
Работа опубликована в журнале Zoological Journal of the Linnean Society: A rapid and parallel Late Pleistocene/Holocene morphological radiation in a predaceous planktonic water flea: the case of Bythotrephes (Cladocera: Cercopagididae), Maciej Karpowicz, Dmitry Karabanov, Magdalena Świsłocka-Cutter, Łukasz Sługocki, Elizabeth A Whitmore-Stolar, Joseph K Connolly, James M Watkins, Alexey A KotovZoological Journal of the Linnean Society, Volume 202, Issue 3, November 2024.
Материалы по теме:
Новая наука: "Микроскопический хищник с глобальным влиянием: учёные исследовали Bythotrephes longimanus"
Энциклопедия техники: "Микроскопический хищник с глобальным влиянием: учёные исследовали Bythotrephes longimanus"