Зайцы-беляки не заботятся о камуфляже

Рысь охотится на зайца. Кажется, ему не долго осталось...

В начале XX века американский беляк стал модельным объектом для разработки концепции «хищник–жертва», в начале XXI века он может сыграть такую же важную роль в изучении видоспецифического ответа на климатические сдвиги. Фото с сайта natgeocreative.com

Американский заяц стал объектом внимания эволюционных биологов. Из-за потепления сроки установления и таяния снежного покрова и сроки весенней и осенней линек рассогласовались, из-за этого весной и осенью зайцы становятся заметны для хищников. Однако, как выяснилось, сезонные сдвиги не привели к изменению повадок зайцев, не сглаживает этого несоответствия и фенотипическая пластичность. Приспособление зайцев к изменению климатических условий происходит только за счет естественного отбора.

Современное потепление климата вызвало множество сдвигов в сезонных явлениях. Это непривычно и нам, людям, и всем другим обитателям планеты. Вне зависимости от того, насколько велик ущерб или наоборот выигрыш от этих сезонных сдвигов, мы сейчас имеем возможность наблюдать, как жители нашей планеты приспосабливаются к изменениям климата. Здесь и сейчас происходит естественный эксперимент по эволюции. И мы можем, присмотревшись, увидеть его первые результаты.

Зоологи из Университета Монтаны наблюдали за поведением зайцев в естественных условиях. Зайцы, как известно, меняют окраску в зависимости от сезона; линьки жестко увязаны с длиной светового дня. Американские беляки (Lepus americanus), интересовавшие ученых, зимой становятся белыми, только кончики ушек у них остаются черными, а летом, перелиняв, приобретают обычную серо-бурую окраску. И зимняя, и летняя окраска должны маскировать зайца на фоне его естественного местообитания. Смертность беляков на 80–100% определяется хищниками (в лесах Монтаны это рыси, койоты, лисы, куницы, филины, ястребы-тетеревятники). Более того, американские беляки обычно не прячутся в укромных местах и не роют норы, а просто замирают и сидят неподвижно на подходящем пятачке (месте лежки), там, где они лучше всего сливаются с окружающим пейзажем. Поэтому очевидно, что камуфляж для этих зайцев оказывается буквально жизненно необходим.

В условиях сдвига сезонных явлений — выпадения и таяния снега, появления проталин — осенняя и весенняя линьки могут не совпадать с изменениями природного фона, поэтому весной и осенью зайцы оказываются хорошо заметны для хищников. Как реагируют зайцы на столь опасные для них изменения, меняют ли они свое поведение? Существует ли фенотипическая пластичность в сроках линьки или приспособление времени линек к сезонным сдвигам? Эти вопросы задавали исследователи, собирая данные о фенотипе и поведении зайцев во время весенней и осенней линек.

Зайцы прячутся, но не слишком удачно

Из-за сдвигов в наступлении весны и зимы в Монтане зайцы могут стать прекрасной мишенью для хищников. Фото из сопроводительных материалов к статье в Proc. R. Soc. B

Ученые пометили зайцев (148 особей в одной области и 51 в другой) в двух лесных областях Монтаны. Они определяли сроки линек относительно температуры, длины светового дня и снегового покрова. Зайцев фотографировали на фоне мест лежки, где они, замерев, притаивались. По радиометкам определяли расстояние, на которое они подпускали исследователей (исследователи выступали в роли «хищников», хотя в среднем после 9 встреч зайцы привыкали к исследователям и переставали убегать). Также оценивали пригодность места лежки по сравнению с непосредственным окружением (условно в радиусе 10 м). Бывало так, что белый заяц сидел на фоне проталины, когда вокруг лежал снег, и наоборот, перелинявший заяц в летней шубке замирал на одиноком сугробе: очевидно, что маскироваться таким образом для зайца малоэффективно, он мог бы вполне выбрать поблизости более безопасный пятачок или спрятаться в укромном месте. Информативными для данного исследования были именно несоответствия в окраске шубки и места лежки: таких наблюдений набралось 251.

Понятно, что изменение окружающей обстановки могло сподвигнуть зайцев в несообразной шубке выбирать более подходящие места лежки или спрятаться, или увеличить расстояние, на которое подпускается хищник. Или же те или иные факторы среды могли запустить линьки в соответствии с сезонными сдвигами. Иными словами, приспособление к окружающей среде определилось бы на первых этапах обучением и фенотипической пластичностью. А естественный отбор затем отрегулировал бы сроки линьки. В противном случае всю работу по приспособлению к изменившимся условиям должен выполнить естественный отбор: тех зайцев, которые плохо маскируются, скорее обнаружат хищники. Таким образом будут отобраны гены, определяющие более адекватные сроки линьки. Чтобы понять, что впереди — обучение и фенотипическая пластичность или отбор, ученые сравнили поведение зайцев с подходящей шубкой и с неподходящей. Будет ли заяц в неподходящей шубке менять свое поведение, помогает ли фенотипическая пластичность приспособиться?

Оказалось, что нет. Фенотипическая пластичность проявляется, хотя и не слишком явно, в сроках весенней линьки, но не осенней. Исследователям не удалось выяснить, какой фактор ее запускает. Но поведение зайцев, их повадки никак не меняются в зависимости от обстановки. Зайцы «контрастной» окраски ведут себя крайне «неразумно». Белый заяц на проталине или бурый заяц на снегу подпустят хищника ровно на то же расстояние, что и его товарищ в камуфляже. Белый заяц, сидящий на проталине не выбирает более адекватных мест для лежки, не ищет он и мест, где можно спрятаться. По мнению авторов исследования, зайцы вне зависимости от цвета своей шкурки предпочитают бесснежные или малоснежные участки, более теплые пятачки, избегая снежные лежки. Многолетние наблюдения вкупе с количественными измерениями привели авторов к заключению, что беляки не осознают несоответствия между окружающей средой и собственным окрасом и ничего не предпринимают, чтобы его сгладить. Иными словами, зайцы пускают дело на самотек, предоставляя естественному отбору свою судьбу.

Напомню, что изучение именно американских беляков в XIX–XX веках привело к разработке знаменитой концепции «хищник-жертва». Тогда, в результате сравнения численности рыси и беляка, было предложено уравнение сопряженной динамики популяций хищника и жертвы. И снова пример беляка помогает понять механизмы естественного отбора: теперь иллюстрируется быстрое изменение фенотипа в ответ на изменение среды. Две исследованных области различаются по срокам появления и схода снежного покрова, продолжительности его залегания; в обоих случаях четко различаются и сроки линьки зайцев. Это означает, что возможна тонкая генетическая подстройка данной характеристики. Подобных примеров быстрой эволюции немало, вспомним хотя бы классический пример индустриального меланизма у березовых пядениц. В случае с зайцами нас, однако, удивляет, что зайцы уподобились «безмозглым» бабочкам, никак не подстраивая свое поведение к изменившейся среде. Ведь другие животные, например синицы, подогнали сроки размножения и выведения птенцов в ответ на современные сдвиги в сезонных явлениях (об этом см. новость Большие синицы и без естественного отбора приспосабливаются к более раннему наступлению весны, «Элементы», 14.05.2008). В этом, по-видимому, проявляется разница широкой и узкой специализации. Причем обучаемость, пластичность в поведении, существенно расширяет специализацию. Следует обратить внимание на пример с беляками: как и в случае с отношениями «хищник-жертва» он может стать модельным при изучении процесса приспособления к естественным местообитаниям.

Источник: M. Zimova, L. S. Mills, P. M. Lukacs, M. S. Mitchell. Snowshoe hares display limited phenotypic plasticity to mismatch in seasonal camouflage // Proc. R. Soc. B. 2014. V. 281. No. 1782. P. 20140029.

Елена Наймарк


2
Показать комментарии (2)
Свернуть комментарии (2)

  • napa3um  | 02.05.2014 | 00:11 Ответить
    Не очень понятен вывод (да и смысл всей статьи). Учёные убедились, что скорость разных типов адаптаций у одного вида животного может заметно различаться?
    В данном случае цвет шерсти "обогнал" предполагаемые поведенческие адаптации зайца, что может говорить, наверное, о более прямом кодировании цвета шерсти в генах зайца против более опосредованного кодирования поведенческих предрасположенностей (или вообще о "повышенной неуниверсальности" мозга зайца). Я зря пытаюсь искать в подобных статьях какой-то более обобщённый вывод? Статья исключительно о глупости зайца, который никак не анализирует цвет своей шерсти (а среди животных, вроде, вообще не так уж много рефлексирующих представителей)?
    Ответить
    • naimark > napa3um | 03.05.2014 | 13:06 Ответить
      Здесь подчеркивается не только "глупость" зайца, но и отсутствие фенотипической изменчивости в сроках линьки.
      Относительно того, что идет впереди - поведенческие адаптации или фенотипическая изменчивость или же уничтожение неудачных в текущей обстановке вариантов. Поведенческие адаптации могли бы скомпенсировать неподходящий цвет шерсти, но этого не происходит. А вот у синиц такая компенсация происходит именно за счет изменения поведения.
      Если уж искать общий смысл, то он в том, что, во-первых, зайцы демонстрируют действие естественного отбора в чистом виде. Это как они же являются чуть ли не единственным "чистым" примером отношений "хищник-жертва". Во-вторых, они показывают роль поведенческих реакций в эволюционном процессе: что дают животному мозги, в чем смысл обучения и адекватной оценки окружающей обстановки для эволюции видов. Без хороших примеров и сравнений на этот вопрос не ответить. Поэтому, на мой взгляд, Вы не зря ищете общий смысл в подобных работах; просто можно рассматривать представленные работы и результаты с разных сторон. И если методика и данные надежные, то общие выводы обязательно проявятся.
      Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»