Ученые недавно сделали новость, используя ископаемую чешую акулы для реконструкции сообществ акул, существовавших миллионы лет назад. В то же время международная группа исследователей во главе с экологом Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Эрин Диллон применила эту технику в более недавнем прошлом.

Деятельность человека привела к резкому сокращению популяции акул во всем мире с тех пор, как в середине 20-го века начались рекорды. Однако ученые были обеспокоены тем, что эти исходные данные сами по себе могут отражать сообщества акул, которые уже испытали значительное сокращение. Диллон сравнил обилие и разнообразие акульих чешуек с панамского кораллового рифа 7000 лет назад и сегодняшних отложений рифов, чтобы понять, как изменились сообщества акул, связанные с рифами, с тех пор, как люди начали использовать морские ресурсы в этом районе.

Результаты, опубликованные в Трудах Национальной академии наук, показывают, что численность акул в регионе сократилась примерно в три раза с доисторических времен, причем более быстро плавающие виды пострадали сильнее. Большая часть этого снижения отражена в исторических записях, свидетельствующих о том, что акулы в Карибском бассейне Панамы подверглись наиболее сильному воздействию в прошлом столетии.

"Эти результаты дают нам новое представление о том, как могло бы выглядеть" здоровое "сообщество акул на коралловом рифе до эксплуатации человеком", - сказал Диллон, докторант кафедры экологии, эволюции и морской биологии. "И они могут помочь нам установить более подходящие и зависящие от местоположения базовые условия для управления и сохранения."

С их хрящевыми скелетами акулы не так легко окаменевают. Часто кажется, что все, что осталось от древней акулы, - это ее твердые зубы. Но при правильных условиях более пристальный взгляд на окружающие отложения выявит сотни микроскопических чешуек акулы, всего в несколько раз толще человеческого волоса. Как и зубы животного, чешуя акулы состоит из дентина с твердой эмалевой поверхностью. Исследователи называют их кожными зубчиками, что означает "кожные зубы", и полагают, что это, по сути, одни и те же структуры—просто в разных частях тела.

Ученые часто полагаются на микрофоссилии для реконструкции древних экосистем. Такие предметы, как чешуя, пыльцевые зерна и раковины планктона, могут предоставить богатую информацию об условиях и обитателях прошлых экосистем, которые не сохранились в крупных окаменелостях. Более того, за свою жизнь акулы сбрасывают гораздо больше чешуи, чем зубов, поэтому кожные зубчики могут предложить палеоэкологам гораздо больше материала для анализа, чем зубы.

Диллон и ее команде посчастливилось получить доступ к ископаемому рифу в Бокас-дель-Торо, на карибском побережье Панамы. Обычно древние рифы погребены под живыми кораллами, но строительство обнажило это место, позволив ученым собирать образцы в течение нескольких лет, прежде чем оно было заполнено.

Они собрали отложения, которые скопились внутри ископаемого рифа. Обломки, осевшие между пальцами ветвящихся кораллов, были защищены от обширного смешения с отложениями разного возраста. Это, по сути, сохранило капсулу времени из материала древнего рифа по мере его роста.

Команда использовала радиометрическое датирование для оценки возраста рифа. Кораллы по мере роста включают в свой скелет незначительные количества урана, но не тория. Ученые могут использовать предсказуемую скорость, с которой уран распадается на торий, чтобы определить возраст образца коралла. Используя этот метод, авторы датировали кораллы на ископаемом рифе примерно 7000 годами назад.

Затем последовал трудный процесс отделения зубчиков от отложений. Используя раствор уксусной кислоты, который Диллон назвал "прославленным уксусом", она утомительно растворила около 300 кг карбонатного песка—достаточно, чтобы заполнить две ванны—до приемлемых 400 г остаточного материала, который она затем отсортировала под микроскопом, чтобы найти чешуйки.

Различные формы зубьев соответствуют различным функциям. Например, тонкие чешуйки с остриями и гребнями уменьшают сопротивление и встречаются у таких акул, как большие молотоголовые и шелковистые акулы, которые быстро плавают. Расстояние между гребнями также имеет значение, так как животные, которые достигают высоких скоростей всплеска, стремятся к более узким гребням. Между тем, такие животные, как акулы-няньки и зебры, которые проводят свое время вблизи жестких субстратов, как правило, имеют толстую пластинчатую чешую, которая обеспечивает защиту от истирания. "Они вроде как доспехи", - объяснил Диллон. Учет формы и обилия различных чешуек дал команде представление о том, какие виды акул населяли древний риф, а также об их относительной численности.

Тем не менее, точно так же, как разные части рта имеют зубы разной формы, морфология чешуи также варьируется по всему телу акулы. Учитывая эту изменчивость, почти невозможно сопоставить изолированную шкалу с конкретным видом, как это часто бывает с зубами. Вот почему Диллон и ее коллеги в своей работе придерживались широких экологических категорий акул.

Кропотливый анализ команды в конечном итоге окупился.

"Мы показали, что крошечные чешуйки акул могут хорошо сохраняться и находиться в достаточно большом количестве, чтобы реконструировать исходные линии акул в течение длительного экологического периода времени,-сказал Диллон,-и мы обнаружили снижение общей численности акул примерно на 71% в период между серединой голоцена—до крупного антропогенного воздействия в нашем изучаемом регионе—и сейчас." Эти доисторические рифы имели бы те же условия окружающей среды, что и сегодня, добавила она, с той основной разницей, что они предшествовали самым ранним свидетельствам заселения этой части Панамы людьми.

Авторы также обнаружили, что типы акул, обитающих на этих рифах, изменились между доисторическими временами и сегодняшним днем. Пловцы в средней воде, такие как реквием и молотоголовые, сократились больше, чем представители низменных видов, таких как акула-кормилица. "Если бы вы плавали с маской и трубкой на этих рифах пару тысяч лет назад, акулы были бы не только более распространенным зрелищем, но и относительно более быстро плавающими пелагическими акулами",-сказала она.

Тем не менее, Диллон был поражен тем фактом, что акулы всех видов сократились за этот период времени. "Если бы рыболовство было единственной движущей силой, то мы бы не ожидали увидеть такое большое снижение численности акул-нянек с течением времени, потому что они имеют низкую коммерческую ценность и редко становятся объектом рыболовства в регионе", - сказала она. "Но мы сделали это." Это говорит о том, что наблюдаемое сокращение численности акул было не просто результатом прямого воздействия на животных, такого как перелов рыбы, но также могло быть вызвано косвенными факторами, такими как потеря рифовой среды обитания или доступной добычи.

Диллон и ее соавторы также рассмотрели исторические свидетельства об изобилии акул во времени. "Мы обнаружили, что самое большое снижение численности акул, согласно этим записям, произошло во второй половине 20-го века", - сказала она. Между этими отчетами и результатами окаменелостей имеются данные, свидетельствующие о том, что большая часть сокращения численности акул в этом месте произошла в течение последних 100 лет.

Результаты исследования дают представление об экологии акул, а также о важном контексте для численности акул, наблюдаемых сегодня на рифах. Большинство современных данных временных рядов об обилии акул поступают из мест с хорошо изученным коммерческим рыболовством, и часто сбор данных начинается задолго до начала промысла. Это затрудняет определение того, сколько акул присутствовало до того, как деятельность человека начала оказывать влияние на океан, а также долгосрочных экологических последствий сокращения численности акул.

Диллон планирует продолжить исследование кожных зубчиков. В настоящее время она изучает различия в скорости, с которой различные виды акул сбрасывают чешую в Океанариуме Тихого океана. Если один вид линяет намного быстрее, чем другой, этот вид оставит после себя больше чешуек, даже если две популяции имеют одинаковый размер.

Она и ее коллеги также собирают керны отложений из регионов с различной человеческой и экологической историей, чтобы отслеживать тенденции высокого разрешения в типах масштабов и численности за последние несколько тысячелетий.

Использование чешуи акулы для реконструкции прошлого обилия и разнообразия-относительно новая методология, и это первый случай, когда она была применена к вопросам, связанным с управлением акулами и их сохранением. "До этого мы действительно не знали, как ответить на вопрос о том, насколько многочисленны были акулы на неповрежденных коралловых рифах до воздействия человека", - сказала Диллон, добавив, что она надеется, что другие исследователи воспользуются этой мощной техникой и применят ее в других местах по всему миру.

ИСТОЧНИК