Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Большие синицы и без естественного отбора приспосабливаются к более раннему наступлению весны


Большая синица (Parus major) в ответ на более раннее наступление весны раньше приступает к размножению. Фото с сайта www.hlasek.com
Большая синица (Parus major) в ответ на более раннее наступление весны раньше приступает к размножению. Фото с сайта www.hlasek.com

Для того, чтобы успешно выкормить потомство в условиях более раннего наступления весны, большие синицы (Parus major) должны раньше приступить к откладке яиц. Только в этом случае родители, добывающие корм для птенцов, сумеют застать период максимального обилия гусениц, служащих им основной пищей. Такое смещение сроков размножения на более ранние даты (примерно на 2 недели за более чем сорокалетний период) действительно произошло в популяции большой синицы в окрестностях Оксфорда. Группа исследователей показала, что этот сдвиг даты откладки яиц объясняется исключительно фенотипической пластичностью поведения особей и не является результатом естественного отбора.

Птенцы большой синицы в гнезде. Они получат достаточно пищи, если период их выкармливания совпадет с максимумом биомассы гусениц. Фото с сайта www.hlasek.com
Птенцы большой синицы в гнезде. Они получат достаточно пищи, если период их выкармливания совпадет с максимумом биомассы гусениц. Фото с сайта www.hlasek.com

Глобальное потепление развивается столь быстро, что многие животные и растения оказываются плохо приспособленными к уже изменившимся условиям. Так, в Западной Европе весна по фенологическим признакам (например, распусканию листьев на определенных породах деревьев) начинается сейчас в среднем на 12-14 дней раньше, чем 40-50 лет назад. Вместе с тем известно, что многие сезонные явления в жизни растений и животных настроены не на изменения температуры (которая год от года может сильно колебаться), а на изменения длины светового дня — фотопериод.

Если птицы, улетающие на зиму в далекие теплые края, трогаются в обратный путь по сигналу фотопериода (а так оно обычно и бывает), то, прилетев в места гнездования на севере, они могут застать там вовсе не те условия, которые ожидали их раньше. Так, мухоловки-пеструшки (Ficedula hypoleuca), возвращающиеся из Африки в Голландию, выпадают из сместившегося фенологического календаря. К тому времени, когда мухоловки приступают к выкармливанию птенцов, уже проходит максимум численности гусениц — основных их кормовых объектов. Соответственно, резко снижается выживаемость птенцов (Both et al., 2006; см. также новость на «Элементах» Потепление на севере Европы заставляет голодать птенцов мухоловки-пеструшки). Остается только надеяться, что вектор естественного отбора направлен на сдвиг начала миграции с мест зимовки на более ранние сроки: ведь птицы, которые тронутся в обратный путь раньше других, будет иметь больше шансов оставить потомство.

Зимняя пяденица (Operophtera brumata). Сверху вниз: самец, самка (у нее редуцированы крылья) и гусеница. Самки откладывают яйца на деревьях осенью. Из них весной вылупляются гусеницы, поедающие распускающиеся листья. Когда гусеницы закончат питаться и расти, они упадут на землю, где окуклятся. Количество упавших гусениц оценивают с помощью специальных ловушек. Фото с сайта www.schmetterling-raupe.de
Зимняя пяденица (Operophtera brumata). Слева направо: самец, самка (у нее редуцированы крылья) и гусеница. Самки откладывают яйца на деревьях осенью. Из них весной вылупляются гусеницы, поедающие распускающиеся листья. Когда гусеницы закончат питаться и расти, они упадут на землю, где окуклятся. Количество упавших гусениц оценивают с помощью специальных ловушек. Фото с сайта www.schmetterling-raupe.de

С птицами, которые не улетают на зимовку в другие широты, дела обычно (но не всегда!) обстоят лучше. При более раннем наступлении весны они раньше приступают к размножению и успевают выкормить птенцов, пока еще сохраняется высокая численность их кормовых объектов. Появившаяся в последнем номере журнала Science публикация Анны Шармантье (Anne Charmantier) и ее коллег из Отдела зоологии Оксфордского университета посвящена разбору того, как в ответ на более раннее наступление весны смещаются сроки размножения большой синицы (Parus major).

Рис. 1. A — средняя дата откладки яиц (в днях, начиная с 1 апреля) большой синицы с 1961-го по 2007 год; B — средняя дата откладки яиц большой синицы (в днях с 1 апреля) как функция суммарного количества тепла (суммы максимальных за день температур в °C в период с 1 марта по 25 апреля) для всего периода исследований. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Рис. 1. A — средняя дата откладки яиц (в днях, начиная с 1 апреля) большой синицы с 1961-го по 2007 год; B — средняя дата откладки яиц большой синицы (в днях с 1 апреля) как функция суммарного количества тепла (сумма максимальных за день температур в °C в период с 1 марта по 25 апреля) для всего периода исследований. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Имеющиеся в распоряжении исследователей подробные данные о биологии синиц в лесу Уайтэм (Wytham woods) близ Оксфорда свидетельствуют, что за 47 лет наблюдений (1961–2007 гг.) самки большой синицы стали откладывать яйца на 14 дней раньше (рис. 1-А). Если же сравнить средний срок откладки яиц и количество тепла, полученного в тот или иной год за весну (сумму максимальных за день температур для периода с 1 марта по 25 апреля), то выясняется, что величины эти демонстрируют очень четкую корреляцию (рис. 1-В): чем теплее весна, тем раньше синицы приступают к размножению.

Рис. 2. D — срок достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (в днях, начиная с 1 апреля) с 1961-го по 2007 год; E — срок достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (в днях с 1 апреля) как функция суммарного количества тепла (суммы максимальных за день температур в °C в период с 1 марта по 25 апреля) за последние 33 года. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Рис. 2. D — срок достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (в днях, начиная с 1 апреля) с 1961-го по 2007 год; E — срок достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (в днях с 1 апреля) как функция суммарного количества тепла (суммы максимальных за день температур в °C в период с 1 марта по 25 апреля) за последние 33 года. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Стратегия сдвига сроков размножения на более раннее время оказывается жизненно-важной, так как только в этом случае выкармливающие птенцов родители могут застать пик обилия гусениц, часто составляющих основную часть их добычи. В окрестностях Оксфорда важную роль в составе пищи, приносимой родителями птенцам, играют гусеницы зимней пяденицы — Operophtera brumata (см. также Winter Moth). Эти бабочки вылупляются из находящихся в земле куколок ближе к осени. Самки, в отличие от нормальных крылатых самцов, имеют редуцированные крылья, и на деревья, где будет происходить спаривание и откладка яиц, им приходится забираться по стволам. Яйца, отложенные на деревьях в углублениях коры и под лишайниками, перезимовывают, а выходящие из них весной гусеницы начинают поедать распускающиеся почки и молодые листья. Достигшие своего максимального размера гусеницы падают с деревьев на землю, где окукливаются. Оценивая с помощью специальных ловушек численность падающих сверху гусениц, можно судить об их обилии, а дата, к которой падает половина учтенных гусениц (half-fall date), традиционно принимается в качестве показателя момента достижения максимальной биомассы гусениц.

Рис. 3. Корреляция между средней датой откладки яиц большой синицы и сроком достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (обе даты в днях, начиная с 1 апреля) за последние 33 года. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Рис. 3. Корреляция между средней датой откладки яиц большой синицы и сроком достижения максимума биомассы гусениц зимней пяденицы (обе даты в днях, начиная с 1 апреля) за последние 33 года. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Дата максимума биомассы гусениц за многолетний период наблюдений тоже сместилась на более ранние сроки (см. рис. 2-D), и тоже, как в случае со средней датой откладки синицами яиц, выявляется очень четкая корреляция ее с суммой температур за март–апрель (рис. 2-E). Неудивительно, что высоко достоверная положительная корреляция обнаруживается также между датой максимума биомассы гусениц и средней датой откладки яиц большой синицей (рис. 3).

Авторы обсуждаемой работы приходят к выводу, что наблюдаемое смещение сроков размножения в популяции синиц из леса Уайтэм объясняется не естественным отбором, а индивидуальной пластичностью в поведении особей. В пользу такого предположения свидетельствует, во-первых, то, что одни и те же птицы, размножающиеся более одного сезона, меняют дату откладки яиц в зависимости от того, насколько теплая стоит весна. Во-вторых, расчет сдвига средних дат и дисперсий признака (даты откладки яиц) показывает, что скорость его изменения за 47 лет слишком велика, чтобы ее можно было объяснить отбором в популяции, где средняя длительность генерации — около двух лет. Выявление индивидуальной изменчивости по признаку даты откладки яиц показывает, что она незначительна. Иными словами — все особи ведут себя более или менее сходно.

Интересно, что в другой обстоятельно изученной популяции больших синиц (в Голландии), вариабельность по данному признаку гораздо выше, а вот степень произошедшего сдвига в сроках размножения гораздо меньше (Nussey et al., 2005).

Источник: Anne Charmantier, Robin H. McCleery, Lionel R. Cole, et al. Adaptive phenotypic plasticity in response to climate change in a wild bird population // Science. 2008. V. 320. P. 800–803.

См.: также:
1) Will Cresswell, Robin McCleery. How great tits maintain synchronization of their hatch date with food supply in response to long-term variability in temperature (весь текст в открытом доступе) // Journal of Animal Ecology. 2003. V. 72. P. 356-366.
2) Потепление на севере Европы заставляет голодать птенцов мухоловки-пеструшки, «Элементы», 05.05.2006.
3) Christiaan Both, Sandra Bouwhuis, C. M. Lessells, Marcel E. Visser. Climate change and population declines in a long-distance migratory bird // Nature. 2006. V. 441. P. 81–83.
4) Daniel H. Nussey, Erik Postma, Phillip Gienapp, Marcel E. Visser. Selection on heritable phenotypic plasticity in a wild bird population // Science. 2005. V. 310. P. 304–306.

Алексей Гиляров


Комментировать



Последние новости: ЗоологияЭкологияАлексей Гиляров

15.08
У черно-белых ястребов больше птенцов выращивают родители с разной окраской
23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы
15.07
Самки синиц поют при появлении хищника
12.07
Антропогенные факторы стали причиной исчезновения двух видов австралийских грызунов
4.07
Песня большеклювой камышевки имеет строго упорядоченную структуру
27.06
Незамысловатая песня помогает птицам избегать хищников
22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия