Ученые из Камчатского государственного университета им. Витуса Беринга (КамГУ) и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) выявили три четко различающиеся экологические формы одного вида рыб, которые адаптировались к разным условиям обитания в пределах водоема.
Работу выполнили специалисты КамГУ им. Витуса Беринга совместно с коллегами из ИПЭЭ РАН под руководством заведующей молодежной лабораторией исследования антропогенной динамики экосистем КамГУ им. Витуса Беринга Дарьи Паничевой.
«Подобные исследования имеют большую практическую значимость для нашего региона. Они позволяют лучше понять биологические ресурсы Камчатки и Курильских островов, что важно для их рационального использования и охраны. Кроме того, такие работы повышают научный статус нашего университета и укрепляют его позиции в области фундаментальных исследований», — подчеркнула и.о. ректора КамГУ им. Витуса Беринга Ольга Ребковец.
В озере Глухое ученые обнаружили три формы южной мальмы, которые кардинально отличаются друг от друга по размерам и способу питания. Пелагическая хищная форма включает крупных особей до 60 сантиметров, которые специализируются на питании молодью нерки и другими гольцами в толще воды. Бентопелагическая форма состоит из средних по размеру особей до 30 сантиметров, потребляющих преимущественно бокоплавов на склонах озера. Глубоководная бентосная форма объединяет мелких особей до 20 сантиметров, питающихся моллюсками и личинками насекомых на максимальных глубинах.
Озеро Глухое расположено в труднодоступном месте, в средней части острова Парамушир, в четырех километрах от побережья Охотского моря. Площадь озера составляет один квадратный километр, глубина достигает 30 метров, объем воды — 0,02 кубических километра. Водоем возник в позднем плейстоцене в результате подпруживания реки Шумная при экструзии вулкана Ферсмана.
Хотя первые указания на неоднородность популяции оседлых гольцов были отмечены при первом описании озера в 2001 году, до настоящего времени комплексный анализ этой дивергенции не проводился. Новое исследование позволило детально изучить процесс экологической диверсификации южной мальмы.
Выявленные экологические формы показывают параллелизм с диверсификацией у близкого вида в камчатских озерах: Медвежье, Верхне-Авачинское, Азабачье и Кроноцкое. Это говорит о том, что в сходных условиях эволюционные процессы идут похожими путями.
Предварительный морфометрический анализ — исследование формы и размеров различных частей тела рыб — показал поразительное сходство между экологическими формами из разных озер. При этом степень этого сходства превышает межвидовые различия между южной мальмой и близким видом.
«Получается, что в схожих озерах рыбы развиваются по одному сценарию — природа как будто использует один и тот же "рецепт" для их эволюции», — объяснила Дарья Паничева.
Ученые планируют проанализировать функциональные роли морфологических преобразований каждой из экологических форм и степень сходства их экологических ниш. В долгосрочной перспективе планируется провести полногеномный анализ для выявления генетических основ параллельной дивергенции, идентифицировать ключевые мутации, ответственные за формирование сходных фенотипов, и изучить молекулярные механизмы конвергентной эволюции у географически изолированных популяций.
Полученные результаты будут иметь важное значение для понимания механизмов видообразования у лососевых рыб. Исследование также вносит вклад в изучение биоразнообразия курильских водоемов и процессов формирования экосистем в условиях островной изоляции.
Исследование выполняется в рамках межведомственной комплексной программы научных исследований Камчатского полуострова и сопредельных территорий на 2024-2026 годы. Координатором программы, объединяющей усилия десяти научных организаций, выступил КамГУ им. Витуса Беринга.