Los científicos que seguían de cerca la supervivencia del salmón en peligro de extinción del río Sacramento se enfrentaron a un rompecabezas: las mismas altas temperaturas que los huevos de salmón sobrevivieron en el laboratorio parecían matar muchos de los huevos en el río.
Ahora, los científicos de NOAA Fisheries y la Universidad de California en Santa Cruz han resuelto el enigma, al darse cuenta de nuevas ideas sobre cómo el tamaño del huevo y el flujo del agua afectan la supervivencia de los peces que ponen huevos.el flujo de agua que necesitan para suministrarles oxígeno y eliminar los desechos.
Los resultados del estudio fueron publicados en la revista científica cartas de ecología . NOAA Fisheries está utilizando los resultados para mejorar la protección de los peces en el río Sacramento.
"Nuestro modelo, basado en una búsqueda bibliográfica de estudios de laboratorio, predijo que las temperaturas en la parte superior del río Sacramento desde 1996 casi nunca se calentaron lo suficiente como para causar la mortalidad de los embriones de salmón", dijo Benjamin Martin, investigador de NOAA Fisheries y autor principal delestudio ". Pero los datos de estudios de campo en el río Sacramento indicaron que en algunos años, la mortalidad relacionada con la temperatura superó el 75 por ciento, por ejemplo, en 2014-2015".
Los científicos a menudo usan estudios de laboratorio para estimar cómo responderán las especies a temperaturas elevadas. Los resultados de este estudio revelan que los peces pueden responder a la temperatura de manera diferente en el campo que en el laboratorio. Comprender las causas de esta diferencia puede ayudar a los investigadores a mejorar sus prediccionesde cómo la temperatura afecta a los huevos de pescado en diferentes ambientes. "Queríamos saber por qué estos huevos de salmón tienen una tolerancia térmica mucho menor en el campo en comparación con el laboratorio", dijo Martin. "Presumimos que la razón por la cual los huevos de salmón mueren en el río esporque no reciben suficiente oxígeno "
Las temperaturas externas gobiernan los procesos biológicos de los huevos de salmón y los embriones en el interior. A medida que el agua se calienta, su metabolismo aumenta, exigiendo más y más oxígeno. A diferencia de los peces juveniles y adultos, los huevos no pueden moverse y no tienen un sistema respiratorio o circulatorio desarrolladoEn su lugar, dependen del flujo de agua para suministrar oxígeno y eliminar los productos de desecho. El salmón Chinook de invierno se ve especialmente desafiado cuando se trata de temperaturas de agua más cálidas porque sus huevos son atípicamente grandes y requieren más intercambio de oxígeno. Su tamaño de huevo evolucionó para tomarventaja del agua fría sobre la presa de Shasta donde alguna vez engendraron. Sin embargo, el salmón ahora genera en el río Sacramento más cálido debajo de la presa.
Después de un análisis más detallado de los datos de campo, los científicos encontraron una diferencia fundamental entre las condiciones en el laboratorio y las condiciones que afectan a los huevos en la naturaleza.
Los estudios de laboratorio que estiman la tolerancia a la temperatura de los huevos de Chinook generalmente se realizan con agua que fluye sobre los huevos aproximadamente dos o tres veces más rápido de lo que los huevos de salmón suelen experimentar en la naturaleza, donde los huevos están enterrados profundamente en sus nidos de grava.proporciona más oxígeno a los huevos en el laboratorio, lo que les permite sobrevivir a temperaturas más altas.
Los investigadores tomaron prestados conceptos de la física para desarrollar un modelo para determinar la cantidad de oxígeno que el agua que fluye puede suministrar a los huevos de pescado, dependiendo de su velocidad. El modelo predijo que el agua de flujo más lento en el río no suministraría el oxígeno necesario para la viabilidad del huevoen condiciones de temperatura elevada. Los estudios de campo encontraron que el flujo más lento en el río equivalía a una diferencia de aproximadamente 3 ºC en la tolerancia a la temperatura de los huevos, exactamente lo que predijo el modelo.
Este nuevo modelo también proporciona una explicación de por qué las especies de peces producen huevos más grandes en aguas más frías. En general, la demanda de oxígeno de los huevos es proporcional a su volumen, mientras que el suministro de oxígeno es proporcional a la superficie del huevo, donde el oxígenose difunde en el huevo desde el agua circundante. La relación superficie / volumen de un huevo disminuye con el aumento del tamaño del huevo, lo que establece un límite sobre qué tan grandes pueden ser los huevos y aún obtener suficiente oxígeno para sobrevivir. Dado que la demanda de oxígeno aumenta con la temperatura, los peceslas especies en agua tibia deben hacer huevos más pequeños para que coincida con la demanda de oxígeno con el suministro. Sin embargo, este modelo también predice que los peces pueden producir huevos más grandes en aguas cálidas cuando están en entornos de alto flujo.
Los investigadores compilaron datos sobre 180 especies de peces y descubrieron que los huevos en entornos de alto flujo, como los ríos, producen consistentemente huevos más grandes de lo esperado para una temperatura dada. Algunos peces incluso se han adaptado para producir huevos más grandes en aguas cálidas usando su colaabanicar el agua sobre sus huevos, lo que conlleva un costo significativo en términos de energía, tiempo y riesgo de depredación.
Una implicación importante de este modelo es que las condiciones de calentamiento y la disminución de los niveles de oxígeno en los sistemas acuáticos pueden crear una presión evolutiva para que los peces produzcan huevos más pequeños en el futuro.
NOAA Fisheries ha incorporado los nuevos hallazgos en la guía de la agencia con respecto a las temperaturas necesarias para soportar el salmón Chinook en peligro de extinción en el río Sacramento.
"Esta ciencia nos ayuda a comprender cómo cambios aparentemente pequeños en las condiciones del río pueden hacer una gran diferencia para el salmón que estamos tratando de proteger", dijo Maria Rea protect, "dijo Maria Rea, Administradora Regional Asistente de la Oficina del Valle Central de California"Este es un recordatorio de que, por mucho que podamos aprender en el laboratorio, siempre tenemos que verificarlo con lo que vemos en la naturaleza".
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Materiales proporcionado por Región de la costa oeste pesquera de NOAA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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