Mengapa ikan mengecil seperti air

Banyak spesies ikan, seperti ikan trout sungai ini, diperkirakan akan mengecil ukurannya saat dewasa karena pemanasan air. Kredit: Ben Letcher

Sebuah tim ilmuwan kolaboratif yang dipimpin oleh Universitas Massachusetts Amherst baru-baru ini menemukan bahwa tidak ada bukti fisiologis yang mendukung teori terkemuka—yang melibatkan luas permukaan insang ikan—mengenai mengapa banyak spesies ikan “menyusut” saat air menghangat. . perubahan iklim. Dikenal sebagai teori Gill Oxygen Limitation (GOL), teori ini telah diusulkan sebagai mekanisme universal untuk menjelaskan ukuran ikan dan telah digunakan dalam beberapa prediksi hasil perikanan global di masa depan.

Namun, para ilmuwan yang mewakili National Oceanic and Atmospheric Administration, US Geological Survey, University of California Davis, dan UMass Amherst melakukan serangkaian percobaan jangka panjang pada ikan trout dan menemukan bahwa meskipun peningkatan suhu menyebabkan penurunan ukuran tubuh secara signifikan. , luas permukaan insang tidak menjelaskan perubahan ini. Hasil penelitian tersebut baru-baru ini dipublikasikan di Journal of Experimental Biology.

“Kita tahu ada perubahan iklim global dan lautan serta sungai kita mengalami pemanasan,” kata Joshua Lonthair, dosen biologi di UMass Amherst dan penulis utama makalah tersebut. “Dan kita tahu bahwa banyak hewan—bukan hanya ikan—yang tumbuh menjadi ukuran tubuh dewasa yang lebih kecil pada suhu yang lebih tinggi. Kita bahkan mempunyai nama untuk itu, Aturan Ukuran Suhu. Namun meskipun telah dilakukan penelitian selama puluhan tahun, kita masih tidak mengerti mengapa ukurannya mengecil. dengan meningkatnya suhu.”

Bagi spesies ikan laut dan air tawar, kenaikan suhu air mempunyai dampak penting terhadap metabolisme, reproduksi dan fungsi vital lainnya, namun faktor penting yang diandalkan oleh sebagian besar model pengelolaan perikanan adalah ukuran ikan. Penangkapan ikan komersial sering kali diatur berdasarkan tonase, dan seiring dengan semakin kecilnya ukuran ikan, dibutuhkan lebih banyak waktu untuk mengisi satu ton. Berat badan yang lebih rendah juga berhubungan dengan berkurangnya reproduksi. Secara keseluruhan, ini berarti bahwa para manajer harus menyesuaikan model mereka dengan dunia yang terus berubah.

Tapi bagaimana caranya?

Teori terkemuka, GOL, menyatakan bahwa pertumbuhan ikan dibatasi oleh seberapa banyak oksigen yang dapat diambil insang dari air. Saat air memanas, proses biokimia ikan menjadi lebih cepat dan membutuhkan lebih banyak oksigen. GOL berpendapat bahwa insang memiliki luas permukaan terbatas sehingga membatasi jumlah oksigen yang dapat disuplai, sehingga ikan tidak dapat tumbuh sebesar itu dalam kondisi air hangat. Oleh karena itu, ikan “menyusut” agar sesuai dengan jumlah oksigen yang terbatas yang dapat disuplai oleh insangnya.

Teori GOL mendasari proyeksi model penurunan drastis hasil perikanan global di masa depan yang banyak dikutip, termasuk yang digunakan oleh Persatuan Internasional untuk Konservasi Alam—namun teori ini belum pernah diuji secara langsung.

“Kami memperhatikan bahwa penelitian sebelumnya tentang GOL mengandalkan data yang diambil dari proyek penelitian lain yang tidak terkait dan tidak dirancang untuk menguji teori tersebut secara spesifik,” kata Lisa Komoroske, asisten profesor ilmu lingkungan di UMass Amherst dan penulis utama makalah tersebut. “Kami merancang serangkaian eksperimen jangka panjang yang bersama-sama mewakili upaya pertama untuk menguji GOL secara empiris.”

Kredit: Universitas Massachusetts Amherst

Secara khusus, Lonthair, Komoroske dan rekan-rekannya ingin melihat bagaimana tiga komponen utama GOL—pertumbuhan, permintaan energi, dan luas permukaan insang ikan—berubah seiring dengan peningkatan suhu air. Untuk itu, mereka beralih ke ikan trout, yang merupakan subjek uji ideal: para ilmuwan sudah mengetahui banyak tentang spesies ini, pertumbuhannya cepat, penting secara ekonomi dan ekologis di wilayah timur laut AS, dan relatif mudah untuk dikerjakan.

Setelah subjek ujinya – benih ikan kecil yang awalnya memiliki berat antara satu dan dua gram – mereka ditempatkan dalam tangki, beberapa berisi air normal pada suhu 15°C dan beberapa berisi air yang dipanaskan hingga 20°C. Ikan ditimbang dan diukur pada awal percobaan dan setiap bulan setelahnya. Konsumsi oksigen mereka juga diukur pada dua minggu, tiga bulan, dan enam bulan, yang merupakan cara untuk mengukur laju metabolisme. Terakhir, para peneliti mengumpulkan sampel insang dari ikan yang sama untuk mengukur perubahan permukaan insangnya.

Begitu mereka mulai menganalisis datanya, beberapa hal menjadi jelas: Ikan trout coklat di perairan yang lebih hangat berukuran lebih kecil seperti yang diharapkan dan konsisten dengan aturan ukuran suhu. Namun luas permukaan insang lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan energi ikan, artinya pertumbuhannya tidak dibatasi oleh luas permukaan insang seperti prediksi GOL.

Selain itu, tim menemukan bahwa meskipun tingkat metabolisme ikan di akuarium hangat meningkat setelah tiga bulan, pada enam bulan tingkat oksigenasi mereka telah kembali normal, menunjukkan bahwa ikan mungkin telah menyesuaikan fisiologi mereka dari waktu ke waktu untuk mengimbangi peningkatan jumlah oksigenasi. air. suhu.

“Pemanfaatan oksigen mungkin masih menjadi faktor pembatas yang penting dalam ukuran ikan,” kata Lonthair, “tetapi temuan kami secara keseluruhan menunjukkan bahwa GOL tidak dapat memprediksi apa yang kita lihat, dan ini mempunyai implikasi dalam memprediksi dampak iklim terhadap perikanan dan ekosistem di masa depan.”

“Pekerjaan kami menekankan pentingnya interdisipliner,” tambah Komoroske. “Para ilmuwan di bidang perikanan dan makroekologi cenderung bekerja pada tingkat populasi dan spesies, sedangkan ahli fisiologi cenderung bekerja pada tingkat individu dan seluler. Namun ini adalah perbedaan akademis, bukan perbedaan alami, dan jika kita ingin membantu ikan bertahan hidup di perairan yang memanas” kita perlu bekerja lintas skala biologis dan terhubung dengan pengetahuan di semua bidang ini.”

Lalu bagaimana mekanisme yang mengontrol ukuran dan suhu ikan?

“Kami belum tahu,” kata Lonthair. “Dan mekanismenya tidak harus tunggal—bisa saja karena berbagai faktor, termasuk konsumsi oksigen. Kita memerlukan lebih banyak studi interdisipliner jangka panjang untuk memahami cara terbaik beradaptasi dengan pemanasan dunia.”

Informasi lebih lanjut:
Ukuran tubuh yang lebih kecil saat pemanasan bukan karena keterbatasan oksigen insang pada salmon air dingin, Journal of Experimental Biology (2024). DOI: 10.1242/jeb.246477

Disediakan oleh Universitas Massachusetts Amherst

Kutipan: Mengapa ikan menjadi lebih kecil di air hangat? Itu bukan insang mereka, demikian temuan penelitian (2024, 21 Februari) Diakses pada 21 Februari 2024, dari https://phys.org/news/2024-02-fish-smaller-gills.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Kecuali untuk tindakan bonafid apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.