50 лет не предел - учёные научились определять возраст китовой акулы по изотопу углерода

Последствия ядерных взрывов от испытаний атомного оружия помогли учёным установить возраст китовых акул. Исследование опубликовано в научном журнале Frontiers in Marine Science.

Хорошо известно, что возраст деревьев можно определить по годовым кольцам. Животный мир устроен иначе, поэтому исследователям приходится прибегать к совершенно другим методам оценки возраста особей.

При изучении акул до этого времени учёные пытались определить их возраст по своеобразным годичным кольцам в позвонках - у акул хрящ нарастает на позвонках слоями, которые напоминают годичные кольца. Принцип определения возраста был использован такой же, как и для деревьев: чем больше насчитывалось колец, тем старше была исследуемая особь.

Однако учёные не были уверены в том, как часто возникает новый слой и насколько достоверен этот метод определения возраста акул.

Используя накопленный в мире опыт изучения радиоактивности, они наконец-то нашили действенную методику - согласно новому исследованию данные, полученные в результате ядерных испытаний во время холодной войны, помогли учёным точно установить возраст китовой акулы.

Китовая акула - это самая большая рыба на планете и крупнейшая из существующих видов акул. Её длина может достигать 18 метров, а вес доходить до 20 тонн.

Это добродушный неторопливый хищник, обитающий, в основном, в тропических водах.

Смотреть видео - документальный фильм про китовую акулу:

Китовая акула питается планктоном и другими мелкими организмами, процеживая воду с помощью специального цедильного аппарата.

Китовые акулы пользуются большой популярностью у туристов во многих уголках планеты. Экотуризм с китовыми акулами приносит туроператорам большие прибыли, так как отдыхающие с удовольствием занимаются снорклингом и дайвингом в окружении этих миролюбивых гигантов.

Однако сейчас этот вид акул находится под угрозой исчезновения из-за их чрезмерного вылова - их крупные плавники оцениваются очень дорого на азиатских рынках и используются при приготовлении статусного супа из акульих плавников, а мясо активно употребляется в пищу населением некоторых стран, омываемых океаном, таких как Таиланд и на Филиппины.

Смотреть видео - Экотуризм с китовыми акулами:

Какого возраста достигают китовые акулы?

Многое в жизни китовых акул остаётся для учёных загадкой - например, точное установление их возраста.

Среди акул немало видов-долгожителей, но выяснить, как долго они на самом деле живут, - задача не из лёгких. Для небольших рыб подходит вариант с разными маркерами, например, веществами, которые можно ввести в организм животного, а потом выловить его снова и измерить их концентрацию.

Но способ с поимкой крупных и редких акул достаточно проблематичен, поэтому в данном случае биологам пригодился бы способ определения их возраста за одно исследованине.

У костистых рыб для такого точечного определения служат отложения солей в отолитах - кристаллах внутреннего уха.

Имеется также возможность проанализировать состав белков в хрусталике глаза - именно так удалось выяснить, что гренландская акула может жить до 400 лет.

Но для хрящевых рыб чаще используют датировку по позвонкам.

По мнению учёных, поиск методики достоверного определения возраста акул имеет важное значение для сохранения их популяций в долгосрочной перспективе.

Вычисление возраста акулы - весьма затруднительный процесс, - поясняет доктор Марк Микан из Австралийского института морских исследований.

Скелет акул состоит из хрящей, поэтому у них не наблюдается костных структур - отолитов, которые наука использует для оценки возраста других видов рыб. Но позвонки акул имеют особые и очень отчётливые полосы, которые напоминают ствол дерева с годовыми кольцами.

Именно эта кольцевая структура навела учёных на мысль проверять возраст китовых акул именно по позвонкам. По мере взросления особи число колец - полос на позвонке - увеличивается. Некоторые исследования показали, что кольца формируются каждый год, но в других исследованиях учёные склонялись к мнению, что кольца образуются раз в 2 года.

Благодаря нашему исследованию мы нашли более точный метод, позволяющий определять истинный возраст китовых акул.

Отголоски ядерных испытаний помогли учёным установить возраст китовых акул

Исследователи под руководством Джойса Онга из Университета Рутгерса в Нью-Джерси (США), Стивена Кампана из Университета Исландии и Марка Микана из Австралийского института морских наук в Перте (Западная Австралия), в своей новой работе решили использовать результаты применения радиоактивного оружия.

С конца 1940-х годов США, СССР, Великобритания, Франция и Китай проводили ядерные испытания, и одним из последствий таких испытаний стало увеличение количества одного из изотопов углерода, известного как углерод-14, в атмосфере.

Этот изотоп насыщал не только воздух, но и водную среду. Он активно перемещался через пищевые цепи, оказываясь в организмах живых существ, и с течением времени распадался в них с постоянной скоростью.

Радиоактивный элемент "углерод-14" часто используется археологами и историками для определения возраста древних костей и артефактов. Скорость его распада постоянна и легко измеряется, что делает его идеальным маркером для оценки возраста более 300 лет.

После подписания Договора о запрете ядерных испытаний военные перестали их проводить. В результате концентрация радиоактивных нуклидов начала постепенно падать. Поэтому, зная концентрацию изотопа углерода-14 в среде, можно составить шкалу определения возраста для отдельного вида с течением времени.

Именно этот радиоактивный элемент и его свойства были использованы учёными для определения возраста китовых акул. В качестве образцов были использованы позвонки погибших китовых акул (останки) из Тайваня и Пакистана.

Измерение уровней радиоизотопов в последовательных годичных кольцах позволило чётко определить, как часто они создавались, что указывало на истинный возраст животного.

Углерод-14 (С14) - это радиоактивный элемент, естественным образом присутствующий в атмосфере Земли, - продолжает Марк Микан.

Любые живые существа на планете поглощают этот избыточный радиоуглерод, и со временем он накапливается в их структурах.

После многочисленных ядерных испытаний, которые проводились некоторыми державами во времена Холодной войны в прошлом веке, его уровень удвоился.

Это привело к повышению концентрации углерода-14 в организмах живых существ.

Поскольку нам известна скорость распада этого изотопа, он выступает в качестве важного маркера для определения возраста. И чем старше организм, тем меньше в нём углерода-14.

Таким образом, у любого организма, жившего в то время, отмечается повышенное содержание С14 в их скелетных тканях. Это означает, что у нас есть временной маркер внутри позвоночника животного. И данный факт позволяет нам вычислить темп распада этих изотопов.

Объектом нашего изучения стали позвонки 20 особей китовых акул, имеющие видимые полосы - аналоги годовых колец на деревьях, число которых увеличивается по мере взросления рыбы.

По мнению одних учёных, каждая новая полоса формируется в течение года, тогда как другие настаивают на двухгодовом цикле.

Исследование показало, что каждое кольцо действительно соответствует одному году жизни акул.

Так, по одному из образцов был установлен точный возраст исследуемой китовой акулы - он составил 50 лет на момент смерти особи. В среднем же возраст изученных особей составлял от 15 до 50 лет.

Ранее подобные исследования указывали на то, что китовая акула может дожить до 100 лет.

В своём исследовании под названием "Ежегодные полосы в позвонках, проанализированные с помощью радиоуглеродного анализа, предоставляют оценку возраста и роста китовых акул" учёные пришли к выводу, что предыдущий метод оценки возраста - с помощью подсчёта слоёв на позвонках - даёт корректные оценки.

Кроме того, они построили кривую роста для китовых акул и определили период, в котором животные могут быть особенно уязвимы для браконьеров - он составляет почти половину их жизни.

Определение возраста китовых акул поможет в вопросах по их сохранению

В 2016 году Международный союз охраны природы перевёл китовых акул из категории "находящиеся на грани вымирания" в категорию "под угрозой полного исчезновения".

Учёные надеются, что их открытие поможет сохранить исчезающий вид этого миролюбивого хищника.

Для видов-долгожителей характерны долгое развитие и затянутый подростковый период, - рассказывает Джойс Онг из Университета Рутгерса в Нью-Джерси.

И по нашим данным большую часть жизни китовые акулы проводят в фазе роста. В то же время это означает, что китовые акулы долго остаются уязвимы для браконьеров. Вероятно, в этот момент они ещё не достигают половозрелого возраста. А если это так, то восстановление их популяции может занимать долгое время - и это повод более серьёзно относиться к их охране.

Согласно нашему исследованию продолжительность жизни китовых акул может быть очень большой - порядка 100-150 лет. Это открытие имеет важное значение: оно говорит о том, что чрезмерный вылов наносит колоссальный урон популяции этого вида.

Теперь нам становится понятно, почему численность китовых акул резко сократилась в водах Таиланда и Тайваня - местах интенсивного рыболовства. Китовые акулы попросту не приспособлены для такой эксплуатации со стороны человека.

Благодаря возможности узнать точный возраст китовых акул, специалисты смогут оценить общее состояние популяции и сделать вывод о том, допустим ли их вылов в исследуемых акваториях.

Во многих регионах с развитой инфраструктурой водного туризма китовые акулы являются важным элементом деятельности этой индустрии. Специалисты считают, что залогом выживания этого вида станет сотрудничество разных стран, раположенных вдоль путей миграции китовых акул, а также создание в местах их кормёжки морских заповедников с использованием популярного на сегодняшний день экотуризма.

Аннотация к исследованию по определению возраста китовой акулы

Стратегии сохранения и управления находящихся под угрозой исчезновения видов требуют точных оценок таких демографических параметров, как возраст и рост.

Китовая акула, Rhincodon typus, является самой крупной рыбой в мире и высоко ценится в сфере экотуризма.

Несмотря на проблемы сохранения и изучения их жизнедеятельности, основные демографические параметры роста, продолжительности жизни и смертности имеют сомнительную точность; предыдущие исследования возраста китовых акул не могли предоставить единое мнение относительно того, формировались ли полосы роста позвонков ежегодно или раз в два года.

В исследовании мы приводим первое подтверждение ежегодного формирования полос роста в позвонках китовой акулы с использованием радиоуглеродного анализа. Возраст исследуемых особей до 50 лет оценивался по срезам позвонков китовых акул из Тайваня и Пакистана.

В позвонках более взрослых акул не наблюдалось прекращения формирования полос роста, и наше исследование показывает самую долгую наблюдаемую продолжительность жизни этого вида.

Первичные оценки роста, возраста и показатели смертности китовых акул соответствуют ожидаемым для долгоживущих акул, что подчёркивает их уязвимость к промысловому воздействию и проблемам сохранения вида.

Смотреть видео - плавание с китовой акулой: