Подводные микрофоны за более чем десятилетие зафиксировали драматические изменения в нерестовом поведении груперов, предлагая новый взгляд на использование звука для мониторинга уязвимых популяций рыб. Исследование, проведенное Институтом океанографии Харбор-Бранч при Атлантическом университете Флориды, сосредоточилось на красном групере (Epinephelus guttatus) – коммерчески важном виде карибских груперов.
Красные груперы – это протандрические гермафродиты, которые начинают жизнь самками, а затем становятся самцами. Каждую зиму они преодолевают более 30 километров до прибрежных районов, чтобы нереститься под полную луну в больших скоплениях. Самцы используют ритмичные низкочастотные звуки для привлечения самок и защиты территории. Такое предсказуемое поведение делает их особенно уязвимыми к чрезмерному вылову во время нерестового сезона.
Вместо традиционных методов обследования исследователи из FAU Harbor Branch и FAU College of Engineering and Computer Science, в сотрудничестве с HJR Reefscaping, Университетом Виргинских островов и Университетом Пуэрто-Рико, обратились к пассивному акустическому мониторингу. Этот метод позволяет непрерывно и долгосрочно отслеживать репродуктивное поведение, даже в отдаленных или труднодоступных районах, не нарушая жизнь животных и их среду обитания.
Чтобы изучить, как изменилось репродуктивное поведение красных груперов с течением времени, ученые проанализировали более 2000 часов подводных записей с одного нерестового участка у западного побережья Пуэрто-Рико, который непрерывно отслеживается с 2007 года. В отличие от большинства акустических исследований, которые отслеживают общие уровни звука, данная работа сосредоточилась на конкретных брачных криках, связанных с определенным поведением. Красные груперы издают два основных типа звуков – один для ухаживания, другой для защиты территории. Отслеживание этих звуков позволило исследователям обнаружить тонкие сдвиги в нерестовом поведении и динамике популяции.
Результаты, опубликованные в журнале ICES Journal of Marine Science, представляют собой один из самых обширных и непрерывных акустических наборов данных, когда-либо собранных для вида рифовых рыб. Анализ подтвердил последовательный сезонный характер нерестовой активности красных груперов, тесно связанный с лунными циклами. Однако одним из наиболее поразительных открытий стал заметный сдвиг в балансе типов криков за 12-летний период. В период с 2011 по 2017 год крики, связанные с ухаживанием, были более распространены. Но начиная с 2018 года крики, связанные с конкуренцией и территориальным поведением, стали доминирующими – их количество увеличилось почти в три раза за время исследования.
«Этот сдвиг может указывать на изменения в популяции, такие как увеличение числа более старых или доминирующих самцов, изменение соотношения полов или даже смещение основной нерестовой зоны», – пояснил Лоран Шерюбин, доктор философии, ведущий автор исследования и профессор-исследователь в FAU Harbor Branch. Ученые также отметили более частые и множественные пики в звукопродукции в последние годы, что позволяет предположить, что нерест теперь может распределяться на большее количество дней в каждом лунном цикле, чем в прошлом. Эти изменения могут быть ответом на экологические или популяционные сдвиги.
Важно отметить, что исследование демонстрирует: пассивный акустический мониторинг может быть мощным инструментом для отслеживания репродуктивного поведения и выявления ранних признаков изменения популяции или поведения. Эта информация имеет решающее значение для управления и сохранения красных груперов и аналогичных видов рифовых рыб. «Удивительно, как много может рассказать даже один подводный микрофон о популяции рыб», – подчеркнул Шерюбин. «При последовательном долгосрочном мониторинге мы можем уловить ранние предупреждающие знаки – такие как сдвиги в нерестовом поведении или стресс популяции – и предоставить менеджерам ресурсы, необходимые для адаптации стратегий сохранения до того, как станет слишком поздно».
В центре анализа находился передовой инструмент машинного обучения под названием FADAR (fish acoustic detection algorithm research). Этот специально разработанный акустический классификатор позволил команде обнаруживать и различать различные типы брачных криков с необычайной скоростью и точностью. «Это исследование показывает, как много мы можем узнать, просто слушая», – добавил Шерюбин. «Благодаря FADAR мы обработали 12 лет акустических данных за недели, обнаружив закономерности, на поиск которых ушли бы годы. Это меняет правила игры для мониторинга и управления рифовыми рыбами, такими как красные груперы».
Используя передовые акустические технологии на одном участке, исследователи могут удаленно обнаруживать сдвиги в репродуктивном поведении и динамике популяции, предоставляя важнейшие ранние предупреждающие признаки стресса. Такие данные необходимы для менеджеров ресурсов, разрабатывающих стратегии по защите нерестилищ и поддержанию рыболовства. «По мере развития пассивной акустики она меняет наше понимание океана», – заключил Шерюбин. «Настраиваясь на подводные звуковые ландшафты, мы обнаруживаем не только, когда и где нерестятся рыбы, но и как эти закономерности меняются со временем – предлагая жизненно важные сведения о здоровье морских экосистем».
Соавторами исследования являются Кэролайн Вудворд из Геологической службы США; Мишель Шарер-Умпирре, доктор философии, ассоциированный исследователь HJR Reefscaping и Университета Пуэрто-Рико–Маягуэс; Ричард С. Немет, доктор философии, профессор-исследователь Центра морских и экологических исследований Университета Виргинских островов; Ричард Аппельдорн, член факультета, и Эван Тухой, аспирант, оба из Департамента морских наук Университета Пуэрто-Рико; и Али К. Ибрагим, доктор философии, инженер-исследователь Департамента электротехники и компьютерных наук FAU.
