Пресноводные рыбы — это те, которые проводят часть или всю свою жизнь в пресной воде , например в реках и озерах , с соленостью менее 1,05%. Эти условия во многом отличаются от морских условий, особенно разницей в уровнях солености. Чтобы выжить в пресной воде, рыбам необходим ряд физиологических адаптаций .
41,24% всех известных видов рыб обитают в пресной воде. В первую очередь это связано с быстрым видообразованием , которое становится возможным благодаря разбросанным средам обитания. При изучении прудов и озер можно использовать те же основные модели видообразования, что и при изучении островной биогеографии .
Пресноводные рыбы физиологически отличаются от морских рыб по нескольким параметрам. Их жабры должны быть способны рассеивать растворенные газы, сохраняя при этом соли из жидкостей организма внутри. Их чешуя уменьшает диффузию воды через кожу: пресноводные рыбы, потерявшие слишком много чешуи, погибнут. У них также хорошо развиты почки , способные выводить соли из жидкостей организма перед их выведением.
Многие виды рыб размножаются в пресной воде, но большую часть своей взрослой жизни проводят в море. Они известны как проходные рыбы и включают, например, лосося , форель , морскую миногу [1] и трехиглую колюшку . Некоторые другие виды рыб, напротив, рождаются в соленой воде, но большую часть или часть своей взрослой жизни живут в пресной воде; например угри . Они известны как катадромные рыбы . [2]
Виды, мигрирующие между морскими и пресными водами, нуждаются в адаптации к обеим средам; находясь в соленой воде, им необходимо поддерживать концентрацию соли в организме на уровне ниже, чем в окружающей среде, и наоборот. Многие виды решают эту проблему, связывая разные места обитания с разными стадиями жизни. И угри, и проходные лососеобразные рыбы, и морская минога на разных этапах жизни имеют различную толерантность к солености.
Среди рыбаков в США виды пресноводных рыб обычно классифицируются по температуре воды, при которой они выживают. Температура воды влияет на количество доступного кислорода, поскольку холодная вода содержит больше кислорода, чем теплая вода. [3]
Холодноводные виды рыб выживают при самых низких температурах, предпочитая температуру воды от 50 до 60 ° F (10–16 ° C). В Северной Америке температуры воздуха, которые приводят к достаточно низкой температуре воды, наблюдаются на севере Соединенных Штатов, Канаде и на юге Соединенных Штатов на большой высоте . Обычные холодноводные рыбы включают ручьевую форель , радужную форель и кумжу .
Холодноводные виды рыб предпочитают температуру воды между холодноводными и длинноводными тепловодными видами, от 60 до 80 ° F (16–27 ° C). Они встречаются по всей Северной Америке, за исключением южных частей Соединенных Штатов. Обычными холодноводными видами являются мускусная щука , северная щука , судак и желтый окунь .
Виды тепловодных рыб могут выжить в самых разных условиях, предпочитая температуру воды около 80 ° F (27 ° C). Тепловодные рыбы могут пережить холодные зимние температуры в северном климате, но прекрасно себя чувствуют в более теплой воде. Обычными тепловодными рыбами являются сом , большеротый окунь , синежабрник , краппи и многие другие виды семейства Centrarchidae .
В 2021 году группа природоохранных организаций подсчитала, что треть видов пресноводных рыб в мире находится под угрозой исчезновения. [4] Глобальная оценка пресноводных рыб оценивает среднее сокращение популяций на 83% в период с 1970 по 2014 год. [5] Защита 30% поверхности Земли к 2030 году может охватить пресноводную среду обитания и помочь защитить эти виды, находящиеся под угрозой исчезновения. [6]
В более чем половине рек мира наблюдается тенденция к увеличению местного таксономического, функционального и филогенетического богатства пресноводных рыб. [6] Такое увеличение местного разнообразия в первую очередь объясняется интродукцией антропогенных видов, которые компенсируют или даже превышают вымирание в большинстве рек. [7]
Исследование и интерактивная карта, составленная EWG на основе его результатов, показывают, что пресноводная рыба в США [ globalize ] повсеместно содержит высокие уровни вредных ПФАВ , причем одна порция обычно значительно повышает уровень ПФОС в крови . [8] [9]
По данным общесевероамериканского исследования, около четырех из десяти пресноводных рыб Северной Америки находятся под угрозой исчезновения, основной причиной которых является загрязнение окружающей среды человеком. С 1989 года число видов и подвидов рыб, находящихся под угрозой исчезновения, возросло с 40 до 61. [10] Например, большеротый буйвол в настоящее время является самой старой пресноводной рыбой с подтвержденным возрастом в мире, и ее статус срочно требует частичной переоценки. своего эндемичного ареала. [11]
Около 2/3 всего пресноводного рыболовства в Китае приходится на бассейн Янцзы . [12] Число видов рыб Янцзы резко сократилось, и 65 видов были признаны находящимися под угрозой исчезновения в Красном списке Китая 2009 года . [13] Китайский веслонос , когда-то распространенный в реке Янцзы, является одним из многих вымираний, произошедших из-за деградации реки Янцзы, наряду с вымиранием дикого осетра Янцзы .
Преднамеренная антропогенная реконструкция и изменение маршрутов водных путей влияет на расход рек, температуру воды и многое другое, влияя на нормальное функционирование среды обитания. Плотины не только прерывают линейный поток воды и вызывают серьезные сдвиги геологических русел, но также ограничивают количество воды, доступной рыбам в озерах, ручьях и реках [14] и могут изменить трофическую структуру из-за этих изменений среды обитания и рек. ограничения на передвижение и связь. [15] [16]
Неестественный поток воды под плотинами приводит к огромной деградации среды обитания, уменьшая жизнеспособность водных организмов. Миграция вверх по течению затруднена структурой плотин и может привести к сокращению популяции, поскольку рыбы не имеют доступа к нормальным местам кормления и/или нереста. Плотины, как правило, влияют на видовое богатство верхнего течения, то есть на количество видов рыб в экологическом сообществе. [14] Кроме того, плотины могут привести к изоляции популяций рыб, а отсутствие связи создает возможные проблемы для инбридинга и низкого генетического разнообразия. Утрата связности влияет на структуру сообществ и увеличивает фрагментацию среды обитания, что может усугубить существующие проблемы для уязвимых видов. [15]
Изменения температуры являются еще одним непреднамеренным последствием проектов плотин и землепользования. Температура является очень важной частью стабильности водных экосистем, и поэтому изменения температуры воды в ручьях и реках могут иметь серьезные последствия для биотических сообществ. Многие водные личинки используют тепловые сигналы для регулирования своего жизненного цикла, особенно здесь — насекомые. Насекомые составляют значительную часть рациона большинства рыб, поэтому это может стать серьезной диетической проблемой. Температура может вызвать изменения в поведении и привычках распространения рыб, а также за счет увеличения скорости их метаболизма и, следовательно, их стремления к нересту и кормлению. [15]
Линейные системы легче фрагментируются, и связь в водных экосистемах имеет жизненно важное значение. Пресноводные рыбы особенно уязвимы к разрушению среды обитания , поскольку они обитают в небольших водоемах, которые часто находятся очень близко к местам деятельности человека и поэтому легко загрязняются мусором, химикатами, отходами и другими агентами, вредными для пресноводной среды обитания.
Изменения в землепользовании вызывают серьезные изменения в водных экосистемах. Вырубка лесов может изменить структуру и осадочный состав рек, что меняет функциональность среды обитания для многих видов рыб и может снизить видовое богатство, выравненность и разнообразие. [17] Сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность и базовое инфраструктурное строительство могут привести к деградации пресноводных сред обитания. Сточные воды удобрений могут создавать избыток азота и фосфора, которые питают массовое цветение водорослей, которые блокируют солнечный свет, ограничивают насыщение воды кислородом и делают среду обитания функционально неустойчивой для водных видов. Химические вещества от горнодобывающей промышленности и заводов попадают в почву и попадают в ручьи со стоками. Больше стоков попадает в ручьи, поскольку дороги с твердым покрытием, цемент и другая базовая инфраструктура не поглощают материалы, а все вредные загрязняющие вещества попадают непосредственно в реки и ручьи. [18] Рыбы очень чувствительны к изменениям pH воды, солености, жесткости и температуры, на которые могут влиять загрязняющие вещества сточных вод и косвенные изменения, связанные с землепользованием. Пресноводным рыбам грозит исчезновение из-за утраты среды обитания, чрезмерного вылова рыбы и « вечных химикатов ». Усилия по сохранению, устойчивые практики и осведомленность имеют решающее значение.
Экзотический (или неместный) вид определяется как вид, который в природе не встречается на определенной территории или в определенной экосистеме. Сюда входят яйца и другой биологический материал, связанный с этим видом. Неместные виды считаются инвазивными, если они наносят экологический или экономический ущерб. [19]
Внедрение экзотических видов рыб в экосистемы представляет угрозу для многих эндемичных популяций. Местные виды борются за выживание вместе с экзотическими видами, которые уничтожают популяцию добычи или вытесняют местных рыб. Высокая плотность экзотических рыб отрицательно коррелирует с богатством местных видов. [20] Поскольку экзотический вид внезапно был брошен в сообщество вместо того, чтобы развиваться вместе с другими организмами, у него нет устоявшихся хищников, добычи, паразитов и т. д., которые есть у других видов, и, таким образом, экзотический вид имеет преимущество в приспособленности перед эндемичные организмы.
Одним из таких примеров является уничтожение эндемической популяции цихлид в озере Виктория в результате завоза хищного нильского окуня ( Lates niloticus ). Хотя точное время неизвестно, в 1950-х годах Департамент охоты и рыболовства Уганды тайно завез нильского окуня в озеро Виктория, возможно, для улучшения спортивного рыболовства и стимулирования рыболовства. В 1980-х годах популяция нильского окуня значительно увеличилась, что совпало со значительным увеличением ценности промысла. Всплеск численности нильского окуня изменил структуру экологии озера. Эндемичная популяция цихлид, насчитывающая около 500 видов, сократилась почти вдвое. К 1990-м годам для поддержания некогда многовидового промысла осталось только три вида спортивных рыб, два из которых были инвазивными. [21] Более поздние исследования показали, что оставшиеся цихлиды восстанавливаются из-за недавнего всплеска коммерческого лова нильского окуня, а оставшиеся цихлиды обладают наибольшей фенотипической пластичностью и способны быстро реагировать на изменения окружающей среды. [22]
Появление радужной форели ( Oncorhynchus mykiss ) в конце 19 века привело к исчезновению желтоперой головорезной форели ( Oncorhynchus clarkii macdonaldi ), встречающейся только в озерах-близнецах в Колорадо, США. Желтоперая головорезная форель была открыта в 1889 году и признана подвидом беспощадной форели ( Oncorhynchus clarkii ). Радужная форель была завезена в Колорадо в 1880-х годах. К 1903 году о желтоперой головорезной форели перестали сообщать. [23] В настоящее время считается вымершим. Радужная форель является инвазивной во всем мире, и предпринимаются многочисленные попытки удалить ее из чужеродных экосистем.
Оба вида входят в число « 100 наихудших инвазивных чужеродных видов в мире », согласно определению Группы специалистов по инвазивным видам МСОП на основании их влияния на антропогенную деятельность, биоразнообразие окружающей среды и их способности служить примером для изучения важных экологических проблем.
Гибридизация определяется как спаривание двух генетически различных видов ( межвидовая гибридизация ). Гибридизация местных видов опасна, поскольку гибридные фенотипы могут иметь лучшую приспособленность и вытеснять два родительских вида и/или других рыб в экосистеме. Это может необратимо поставить под угрозу генетическую идентичность одного или обоих родительских видов и даже привести к их исчезновению, если их ареал будет ограничен.
Радужная форель, о которой говорилось выше, гибридизировалась с местной зеленой форелью-головорезом ( Oncorhynchus clarkii stomias ), что привело к их локальному исчезновению в районе Твин-Лейкс в Колорадо, поскольку их гибридные « кужики » стали более распространенными. [24] Сообщается, что радужная форель гибридизуется как минимум с двумя другими видами лососевых. [25] [23] Кроме того, цихлиды озера Виктория развили более 700 уникальных видов всего за 150 000 лет [26] и, как предполагается, сделали это посредством древних событий гибридизации, которые привели к видообразованию. [27]