Niewielki rozmiar i izolacja zagrożonej populacji orek zamieszkujących Południe na północno-zachodnim Pacyfiku doprowadziły do ​​​​wysokiego poziomu chowu wsobnego. Według badań opublikowanych w Ekologia przyrody i ewolucja.

Przełomowe nowe badanie połączyło nowoczesną genomikę z dziesięcioleciami dokładnych obserwacji w terenie. Międzynarodowy zespół naukowców wypełnił poważną lukę w naszym zrozumieniu, dlaczego populacja orek zamieszkujących Południe nie rozwija się.

Nowo zsekwencjonowane genomy z populacji 73 wielorybów wskazują, że chów wsobny jest ważnym problemem, oprócz wpływu człowieka, takiego jak chwytanie parków morskich dziesiątki lat temu. Inne dobrze znane czynniki przyczyniające się do ich spadku to zakłócenia, zanieczyszczenia i możliwe ograniczenia zdobyczy.

Zmniejszając ich przeżywalność, chów wsobny może skrócić długość życia wielorybów prawie o połowę. Bez napływu genów z innych populacji lub innej znaczącej poprawy warunków środowiskowych, chów wsobny prawdopodobnie będzie kontynuował spadek.

„Wyniki te pokazują, że depresja wsobna może znacznie ograniczyć odbudowę zagrożonych populacji” – podsumowali naukowcy.

„To trudna wiadomość dla wszystkich, którym zależy na tej wyjątkowej populacji orek, tak ściśle związanych z północnym zachodem” – powiedział Marty Kardos, genetyk badawczy w NOAA Fisheries’ Northwest Fisheries Science Center i główny autor nowych badań. „Jednocześnie zaczyna to odpowiadać na od dawna zadawane pytania dotyczące tego, dlaczego znaczne wysiłki naprawcze nie przyniosły oczekiwanych rezultatów i jakie mogą być przyszłe opcje”.

Zsekwencjonowano genom rezydenta południa

Badania obejmują pierwsze ważne odkrycia z sekwencjonowania genomu mieszkańców Południa, które rozpoczęło się w 2018 r. Zostało przeprowadzone we współpracy z firmą zajmującą się genomiką BGI i The Nature Conservancy. W ramach projektu zdekodowano DNA około 100 orek zamieszkujących Południe, w tym niektórych, które zmarły w ostatnich latach. Przyjrzał się także wielorybom z innych populacji w północno-wschodnim Pacyfiku.

„Przez długi czas staraliśmy się zrozumieć, dlaczego ta populacja ma stale niższe wskaźniki przeżywalności i urodzeń niż inne orki w regionie, a te badania podkreślają silny związek między osobnikami wsobnymi a zwiększonym ryzykiem śmierci” – powiedział Eric Ward , statystyk w centrum nauki i współautor badań. „To widok, jakiego nigdy wcześniej nie mieliśmy i zaczyna wypełniać lukę w naszym rozumieniu”.

Rozwiązywanie znanych zagrożeń

Historycznie rzecz biorąc, naukowcy koncentrowali się na trzech głównych zagrożeniach dla populacji mieszkańców Południa:

• Wahania ofiar łososia
• Toksyczne zanieczyszczenia
• Zakłócenia i hałas ze statków i innych jednostek pływających

W planie odbudowy NOAA Fisheries z 2008 r. wymieniono chów wsobny jako problem, ale dopiero niedawno naukowcy dysponowali technologią pozwalającą zmierzyć jego wpływ na populację.

Nowe badania wskazują, że chów wsobny silnie ogranicza wzrost i regenerację populacji, czyniąc wieloryby bardziej podatnymi na inne zagrożenia. Podkreśla to pilną potrzebę zajęcia się innymi zagrożeniami dla wielorybów poprzez przywrócenie siedlisk łososi i innych środków, powiedział Brad Hanson, naukowiec z Northwest Fisheries Science Center w Seattle, który prowadzi badania terenowe nad wielorybami.

„Wieloryby niekoniecznie umierają z samego chowu wsobnego, umierają przedwcześnie, ponieważ chów wsobny sprawił, że są bardziej podatne na choroby lub inne problemy” – powiedział. „Musimy zminimalizować możliwość wpływu tych czynników”.

Chów wsobny skraca długość życia

Orki rozmnażają się po raz pierwszy w wieku około 10 lat, a szczyt reprodukcji osiągają po dwudziestce. Nowa analiza wykazała, że ​​wysoce wsobni mieszkańcy Południa mieli mniej niż połowę szans na przeżycie tych najlepszych lat, aby osiągnąć 40 lat, w porównaniu z osobnikami najmniej wsobnymi. Samice wielorybów o niskim poziomie chowu wsobnego żyją wystarczająco długo, aby w ciągu swojego życia wyprodukować średnio 2,6 potomstwa. Osoby o wysokim poziomie chowu wsobnego produkują średnio 1,6 potomstwa w ciągu swojego krótszego życia.

Populacje zwierząt muszą dawać co najmniej dwa ocalałe potomstwo na samicę, aby zachować stabilność lub zwiększyć liczbę.

Zarządzający dziką przyrodą często zajmują się chowem wsobnym w małych populacjach poprzez hodowlę w niewoli w ogrodach zoologicznych lub akwariach lub poprzez dodanie różnorodności genetycznej poprzez wprowadzanie zwierząt z innych obszarów. Jednak jest mało prawdopodobne, aby pomogło to mieszkańcom Południa, którzy decydują się nie rozmnażać z innymi orkami. Wiadomo, że spotykają inne orki w swoich wodach domowych, ale rozmnażają się tylko w obrębie własnej populacji.

W latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych parki morskie usunęły z Morza Salish około 50 orek. Inni zginęli w niewoli. Większość z nich to wieloryby orki z południa. Zmniejszyło to różnorodność genetyczną już odizolowanej populacji. Mogło to również postawić populację w niekorzystnej sytuacji konkurencyjnej, ponieważ inne populacje orek jedzących ryby w północno-wschodnim Pacyfiku potroiły się, tworząc większą konkurencję dla ofiar łososia.

Dominuje kilka wielorybów

Wcześniejsze badania genetyczne prowadził starszy naukowiec Michael Ford z Northwest Fisheries Science Center, współautor obecnego badania. Okazało się, że mieszkańcy Południa często łączą się w pary w swoich grupach rodzinnych. Analiza z 2018 roku wykazała, że ​​dwa samce wielorybów spłodziły ponad połowę cieląt urodzonych od 1990 roku, z których naukowcy mają próbki. Ta dominująca rola kilku wielorybów zapobiega mieszaniu się genów, które w przeciwnym razie mogłoby pomóc uniknąć chowu wsobnego i przystosować się do zmian środowiskowych.

W tym czasie rozmnażało się tylko około 26 z 76 zagrożonych wielorybów w populacji mieszkańców południa. Zmniejszenie efektywnej wielkości populacji zwiększyło potencjał chowu wsobnego i zagroziło przetrwaniu poszczególnych zwierząt. Ta zmniejszona przeżywalność przyczyniła się do braku stałego wzrostu populacji, w tym spadku z prawie 100 wielorybów w połowie lat 90. do 73 obecnie.

Naukowcy wykorzystali modele do prognozowania przyszłości populacji, zakładając warunki środowiskowe typowe dla średniej z ostatnich kilkudziesięciu lat. Kiedy założyli, że wszystkie wieloryby mają takie samo prawdopodobieństwo przeżycia jak zwierzęta najmniej wsobne, populacja wzrosła. Kiedy jednak zastosowali rzeczywiste szanse przeżycia populacji z chowem wsobnym, liczba ta spadła.

„Błędem byłoby postrzeganie tego jako samego chowu wsobnego powodującego spadek” – powiedział Ward. „W ciągu ostatnich 50 lat na tę populację miało wpływ wiele czynników stresogennych, a względny wpływ różnych zagrożeń na populację mieszkańców Południa zmieniał się w czasie. Te połączone oddziaływania, w połączeniu z systemem kojarzenia się orek – w którym tylko kilka samców przyczynia się do puli genów – mogły sprawić, że chów wsobny stał się poważniejszym zagrożeniem w ostatnich latach”.