Недавно океанографы Массачусетского технологического института и Норвегии исследовали океан у побережья Норвегии во время сезона нереста мойвы — небольшой арктической рыбы. Миллиарды мойвы мигрируют в феврале от края арктического ледяного щита на юг к норвежскому побережью, чтобы отложить икру. Побережье Норвегии также привлекает атлантическую треску, которая питается нерестящейся мойвой. До сих пор ученые не измеряли этот процесс в больших масштабах.

Команда Массачусетского технологического института с помощью метода широкозонной визуализации на основе звуковых сигналов зафиксировала взаимодействие между треской и мойвой. Они обнаружили, что мойва собирается в огромные косяки. На эти скопления мойвы реагировали особи трески, тоже собираясь в большие косяки и быстро поглощая более 10 миллионов рыб.

Эта драматическая встреча стала крупнейшим хищническим событием, зарегистрированным как по количеству особей, так и по площади.

Добытая мойва составляет всего 0,1% от нерестящейся в регионе популяции, поэтому вряд ли это событие повлияет на численность мойвы в целом. Но из-за изменения климата и таяния арктических льдов мойве придется заплывать дальше для нереста. Это сделает ее более уязвимой для хищников.

Мойва важна для многих видов рыб, включая треску. Чтобы сохранить этот вид и здоровье океана, нужно постоянно следить за поведением мойвы. Для этого требуется высокое разрешение, как при наблюдении за отдельными рыбами. Исследования должны быть масштабными и охватывать десятки тысяч квадратных километров.

Профессор Массачусетского технологического института Николас Макрис говорит, что природные катастрофы, связанные с хищничеством, могут изменить баланс между хищниками и жертвами за считаные часы.

Если у популяции много пространственно распределенных населенных пунктов или экологических «горячих точек», это не проблема. Но если количество таких очагов сокращается из-за климатических изменений и деятельности человека, то хищничество может привести к драматическим последствиям для вида и зависящих от него других видов.

Соавторы Макриса: Шоурав Педнекар и Анкита Джайн из Массачусетского технологического института, а также Олав Руне Годе из Института морских исследований в Норвегии.

Звуки колокола

Для нового исследования Макрис и его коллеги повторно проанализировали данные, собранные в феврале 2014 года во время экспедиции у берегов Норвегии в Баренцевом море. Они использовали систему дистанционного зондирования океана на акустических волноводах (OAWRS). Это метод звуковой визуализации, в котором применяется вертикальная акустическая решетка, прикрепленная к днищу лодки. Она посылает звуковые волны вниз и в разные стороны. Эти волны могут преодолевать большие расстояния, отражаясь от любых препятствий или рыб.

Одна или другая лодка буксирует массив акустических приемников, которые улавливают рассеянные и отраженные волны на расстоянии в десятки километров. Ученые анализируют собранные данные и создают карты океана.

Ранее команда создавала карты перемещения отдельных рыб, но не могла различить виды. В новом исследовании ученые применили методику, которая позволяет различать виды рыб по акустическому резонансу их плавательных пузырей.

У рыб плавательные пузыри резонируют, как колокольчики, — объясняет Макрис.

У трески большие плавательные пузыри с низким резонансом, как у колокола Биг-Бена, а у мойвы — крошечные, резонирующие, как самые высокие ноты на фортепиано.

Исследователи повторно проанализировали данные OAWRS и смогли получить изображение групп рыб, определить их вид и составить карту перемещений каждого вида на большой площади.

Наблюдение за волной

Исследователи использовали многоспектральную методику для анализа данных OAWRS, собранных 27 февраля 2014 года во время нереста мойвы.

Ранним утром выяснилось, что мойва держалась в стороне и перемещалась вдоль норвежского побережья небольшими группами. Когда солнце поднялось, мойва начала опускаться на глубину. Возможно, она искала места для нереста на морском дне.

Команда заметила, что по мере спуска мойва стала вести себя более скоординированно и образовала огромный косяк из примерно 23 миллионов рыб. Косяк двигался как одна волна длиной более десяти километров.

Мы обнаружили, что мойва подчиняется определенной критической плотности, которая основана на физической теории. Когда мойва находится достаточно близко друг к другу, они могут двигаться синхронно и согласованно, как единое целое, ориентируясь на движение других рыб в косяке, — говорит Макрис.

Такое поведение помогает рыбам экономить энергию во время длительных миграций, используя коллективное движение группы.

Косяк мойвы привлек треску, которая быстро сформировала свой косяк численностью около 2,5 миллионов рыб. Треска за несколько часов съела 10,5 миллионов мойв на десятках километров. После этого оба косяка распались, а рыба разбежалась. Ученый Макрис считает, что такое скоординированное хищничество — обычное явление в океане, хотя подобное событие удалось задокументировать впервые.

Макрис:

Мы впервые наблюдаем взаимодействие хищника и жертвы в огромных масштабах. Это слаженная борьба за выживание.

Волна мойвы увеличивается, как волна вокруг стадиона, и собирается вместе для защиты. Хищники тоже собираются вместе, чтобы атаковать.

Команда планирует использовать OAWRS для отслеживания динамики популяций разных видов рыб.

Когда популяция на грани исчезновения, остается последняя большая группа особей. После ее исчезновения происходит коллапс, — заключает Макрис.

Нужно быть начеку и вовремя принять все возможные меры, пока они не исчезли.

Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.