Група австралійських та американських науковців розробила роботизовану рибу, щоб боротися із інвазійним видом риб. Перші випробування технології виявилися успішними: риби східні гамбузії в присутності робота-«хижака», який відлякував їх від вразливих пуголовків, ставали стривоженими й у них погіршилася репродуктивна функція. Поки що технологія випробувана лише в акваріумах, але в майбутньому може допомогти зменшити негативний вплив видів-вселенців на природні екосистеми. Розробка описана в журналі iScience.
Giovanni Polverino
Яку проблему вирішували вчені?
Інвазійні види живих організмів, які нетипові для певної місцевості, але загрожують місцевим видам, є однією з основних причин різкого скорочення біорізноманіття. Вони можуть суттєво погіршувати виживаність не звиклих до них організмів та навіть призводити до вимирання видів. І хоча люди можуть дуже легко привнести в екосистему чужинців, позбутися їх вдається далеко не так просто. Такою є ситуація і зі східною гамбузією (Gambusia holbrooki) — видом невеликих прісноводних рибок родини Пецилієвих. Природно вони населяють води Північної Америки, але через те, що активно живляться личинками комарів, їх завезли у різні куточки світу, щоб вони боролися з кровосисними комахами. Гамбузія витривала та екологічно дуже пластична риба, тому легко пристосувалася до нових середовищ, де була позбавлена основних хижаків та швидко розмножилася. Окрім того, що східна гамбузія дуже плодюча, забирає значні ресурси від місцевих водних видів, вона полює на пуголовків жаб та личинок риб, і маючи доволі агресивний характер, нападає й на дорослих невеликих риб.
Знищити усіх гамбузій у безпечний для інших тварин спосіб навряд чи вдасться, тому актуальним є розроблення нелетальних методів боротьби, наприклад, спричинення у тварин стресу. Такий метод перевірили на доцільність науковці Університету Західної Австралії та Нью-Йоркського університету.
Як спричинити стрес у рибок?
Вносити у середовища до інвазійних гамбузій ще й нового хижака, який би їх контролював, ризиковано. Але ніщо не заважає лише змусити рибок думати, що на них полює хижак. Вчені припустили, що із цим завданням впорається роботизована риба, яка максимально нагадує природного хижака східної гамбузії — великоротого окуня (Micropterus salmoides).
Вченим вдалося змайструвати механічну рибу, яка своїми рухами та поведінкою імітує окуня, але поки що лише в межах акваріуму. Вона керується завдяки магнітам внизу акваріуму роботизованим маніпулятором, під'єднаним до відеокамери та системи комп'ютерного зору, завдяки чому забезпечується розпізнавання східної гамбузії та прицільна реакція на неї.
Схематичне зображення роботизованої платформи. Giovanni Polverino et al. / iScience, 2021
Випробування технології провели у дванадцятьох акваріумах, де утримували шістьох гамбузій та шістьох пуголовків райок Litoria moorei, які в Австралії сильно страждають від інвазійного виду. До половини акваріумів на п'ять тижнів поселили роботизованого хижака, тоді як інших його впливу не піддавали. Робориба була налаштована таким чином, щоб симулювати атаку великоротого окуня на гамбузій, якщо ті наближалися до пуголовків. У той час вчені спостерігали, як змінюється поведінка шкідників за присутності «хижака». Вони очікували, що гамбузії намагатимуться зменшити шанси нападу на них, тому з часом уникатимуть пуголовків.
Як зреагували на роборибу гамбузії?
Дослідники виявили значні відмінності в поведінці, активності та використанні простору між рибами й пуголовками з акваріумів з робохижаком та без нього. В присутності робота гамбузії мали схильність гуртуватися, тримаючись одне до одного на коротшій відстані. Вони також частіше плавали хаотично, тоді як пуголовки поруч із хижаком, навпаки, рідше демонстрували таку поведінку. Рибки також стали проводити більше часу в центральній частині акваріуму, а пуголовки — менше. Сусідство з хижаком зробило гамбузій менш активними, але більш стривоженими й голодними, чого не спостерігалося в пуголовків. Водночас воно допомогло розділити просторові межі риб та пуголовків, від чого останні залишилися у виграші.
На фізичному здоров'ї присутність «хижака» теж відбилася. Самці гамбузій витрачали більше енергії, ніж їхні родичі у вільних від робота акваріумах, й мали стрункіше тіло. І що важливо, внаслідок стресу самці стали виробляти менше сперматозоїдів, а в самок помітно зменшилася вага ікри, що вказує на негативний вплив на фертильність рибок. Подібний ефект раніше спостерігали в гамбузій від живого великоротого окуня.
Яскравим кольором позначені риби (червоний) й пуголовки (синій) з контрольних акваріумів, темним — тварини, які сусідствували з роборибою. А) Показники групової поведінки, В) показники активності та харчування, С) показники стану тіла та фертильності. Giovanni Polverino et al. / iScience, 2021
Тож дослідження свідчить, що піддавання інвазійних видів нелетальному стресу шляхом їх залякування природним хижаком дійсно має помітний вплив на їхню поведінку та репродукцію, при цьому без негативного впливу на місцевих організмів, які від них страждають. Це може допомогти зменшити тиск на екосистеми з боку чужинців або навіть усунути їх із часом. Проте автори усвідомлюють, що поки що їхня технологія не готова до використання у природних умовах і потребує подальших випробувань. Надалі вони планують перевірити, чи так само добре працюватиме їхній підхід і з іншими видами, та вдосконалити технологію. Водночас вони вказують, що роботизована риба вже зараз може знайти використання в інших біологічних дослідженнях при вивченні антихижацької поведінки тварин, оскільки викликає в них реакції, як на реального хижака.
Про те, яким чином і які несвідомі дії людини призводять до поширення інвазійних видів, читайте в нашому матеріалі «Біологічні інвазії. Як екзотичні квіти в саду можуть спричинити екологічне лихо?».