Птицы умеют распознавать подброшенные яйца по оттенкам ультрафиолета

Рис. 1. Буроголовый воловий трупиал (Molothrus ater). Фото с сайта ontfin.com

Яйца птиц, занимающихся гнездовым паразитизмом, часто очень похожи на яйца видов-хозяев, в гнезда которых они подбрасывают свои яйца. Для выявления подложенных яиц птицы могут обращать внимание на их окраску не только в видимой части спектра, но и в ультрафиолете. Оказалось, что один из видов пересмешников, на котором паразитирует североамериканский воловий трупиал, в основном полагается именно на ультрафиолет.

Гнездовой паразитизм у птиц — это специфическое репродуктивное поведение некоторых видов, при котором они подкладывают свои яйца в гнезда других птиц, тем самым перекладывая заботу о своем потомстве на чужие плечи. Наиболее известный пример такого поведения — обыкновенная кукушка (Cuculus canorus). Одна из самых интригующих особенностей гнездового паразитизма — это коэволюция в окраске яиц вида-хозяина (то есть вида-воспитателя) и паразита. Действительно, в интересах первых выявить подложенные яйца и удалить их, а в интересах вторых — свести такое поведение хозяев к минимуму. Наибольшего развития такая «гонка вооружений» достигла во взаимоотношениях кукушки с ее воспитателями. Предполагается, что обыкновенная кукушка является облигатным гнездовым паразитом уже в течение 6,3–8,4 млн лет, поэтому времени для коэволюции видов-хозяев и этого гнездового паразита было достаточно.

Гнездовой паразитизм у птиц

При облигатном гнездовом паразитизме птицы не заботятся о собственном потомстве, а подбрасывают яйца в гнезда других птиц. В настоящее время такой способ размножения известен у 84 видов птиц (из примерно 10 000), относящихся к пяти семействам и четырем отрядам.

В отряде гусеобразных (Anseriformes) единственный паразит — южноамериканская черноголовая утка (Heteronetta atricapilla). В отряде кукушкообразных (Cuculiformes) паразитируют представители как минимум 14 разных родов. Среди дятлообразных (Piciformes) не занимаются воспитанием своего потомства птицы из семейства медоуказчиков (Indicatoridae). Наконец, к облигатному гнездовому паразитизму перешли некоторые (но далеко не все) представители двух семейств из отряда воробьинообразных — трупиалов (Icteridae) и ткачиков (Ploceidae).

Черноголовая утка (Heteronetta atricapilla). Фото с сайта biolib.cz

Помимо облигатных гнездовых паразитов, бывают еще и факультативные. Это такие виды, которые иногда могут подбрасывать яйца, но в целом для них это не характерно. Особенно много таких случаев в отряде гусеобразных — главным образом у различных уток. Интересно, что утки никогда не выбрасывают подложенные яйца, и вообще охотно их принимают, даже если те заметно отличаются от их собственных яиц. Скорее всего, факультативный гнездовой паразитизм — это первая эволюционная стадия становления облигатного паразитизма. В этом смысле интересна черноголовая утка, как своего рода «примитивный» паразит. Это вид подкладывает яйца в гнезда других водоплавающих, чаще всего нырковых уток (Aythyini) и лысух (Fulica). Лысухи, которым черноголовые утки подбрасывают свои яйца наиболее часто, всегда их принимают даже несмотря на то, что по окраске они сильно отличаются от яиц лысух.

Рис. 2. Яйцо буроголового воловьего трупиала. Фото с сайта travelswithbirds.blogspot.ru

Но есть виды птиц, которые позже вступили на стезю паразитизма. Один из них — это буроголовый воловий трупиал (Molothrus ater), широко распространенный в Северной Америке (рис. 1). По имеющимся оценкам, он начал паразитировать около 2,8–3,8 млн лет назад. Поэтому коэволюция этого трупиала и его видов-хозяев зашла не так далеко, как у кукушек. Различия с кукушкой здесь проявляются в двух аспектах. С одной стороны, яйца трупиала в целом меньше похожи на яйца видов-хозяев — эта адаптация паразита еще не достигла своего предела. С другой стороны, виды-хозяева пока не умеют хорошо определять яйца паразита и реже отвергают их — то есть реже выбрасывают из гнезд подкинутые яйца. Но всё же одни виды-хозяева выкидывают яйца трупиала чаще, чем другие. При этом такое поведение в целом (если рассматривать всех хозяев трупиала) не связано с внешней схожестью или различием яиц: то есть нельзя сказать, что чем больше отличаются яйца (по крайней мере, на человеческий взгляд), тем чаще их будут выкидывать. В чем же тут может быть дело?

У птиц зрение — один из основных источников информации о внешнем мире. Известно, что в жизни некоторых видов птиц значение имеет не только «видимый» свет, но и излучение в ультрафиолетовой части спектра, человеком не воспринимаемое. Так, у некоторых видов есть «светящиеся» в ультрафиолете участки оперения. Ультрафиолетовая окраска бывает и у скорлупы яиц. Может ли это влиять на выбраковывание видами-хозяевами яиц трупиала? Гипотетически — да, ибо известно, что у видов-хозяев обыкновенной кукушки такое в принципе возможно.

Рис. 3. Слева: странствующий дрозд (Turdus migratorius), справа: яйца странствующего дрозда. Фото с сайтов en.wikipedia.org и ibc.lynxeds.com

Разобраться в этом вопросе попробовала группа американских ученых с биологического факультета Университета Западного Иллинойса. Они изучали три вида-хозяина, которые в природе чаще других выкидывают из своих гнезд яйца трупиалов. Это странствующий дрозд (Turdus migratorius, рис. 3), кошачья птица (Dumetella carolinensis, рис. 4) и бурый кривоклювый пересмешник (Toxostoma rufum, рис. 5). В штате Айова ученые искали гнезда всех трех видов, а затем использовали их для экспериментальных манипуляций. Яйца у этих птиц окрашены в разные цвета: у странствующих дроздов они голубые (как вообще у дроздов, рис. 3), у кошачьих птиц — зеленовато-голубые (рис. 4), а у пересмешников тускло-белые с красновато-коричневыми пятнами (рис. 5).

Рис. 4. Слева: кошачья птица (Dumetella carolinensis), справа: яйца кошачьей птицы. Фото с сайтов en.wikipedia.org и flickr.com

Найденные гнезда были поделены на две группы: экспериментальную и контрольную. В обе группы попали гнезда всех трех исследуемых видов. В каждом гнезде использовали только одно яйцо, а остальные не трогали. В экспериментальных гнездах одно из яиц покрывали специальным составом, содержащим 3% авобензона (см. Avobenzone), благодаря которому он блокировал ультрафиолетовый спектр, но пропускал видимый. А в контрольных гнездах одно яйцо покрывали кремом, содержащим вазелин, который после нанесения по консистенции напоминал экспериментальный состав. Вазелин не влиял на окраску яиц ни в одном из спектров. После манипуляции гнездо оставляли на 1–2 дня. Если за это время хозяева выкидывали измененное яйцо (при этом гнездо оставалось жилым и остальные яйца были на месте), его считали отвергнутым. До и после нанесения описанных выше составов ученые измеряли «яркость» подопытного яйца в ультрафиолетовом спектре (в данном случае это был свет с длиной волны 300–400 нм).

Рис. 5. Слева: бурый кривоклювый пересмешник (Toxostoma rufum), справа: яйца бурого кривоклювого пересмешника. Фото с сайтов audubon.org и pinterest.com

Выяснилось, что только пересмешники Toxostoma rufum почти безошибочно отвергали яйца, окраска которых в ультрафиолетовом спектре была блокирована (рис. 6). Возможная причина этого вполне очевидна. Дело в том, что, как показали измерения на спектрометре, яйца этого вида ярче «светятся» в ультрафиолете (по сравнению с двумя другими видами). А это значит, что блокировка ультрафиолетового спектра сильнее выделяет яйцо на фоне остальных яиц данной кладки. Поэтому и неудивительно, что пересмешники их распознают.

Рис. 6. Частота отвержения экспериментально измененных яиц тремя исследованными видами. Tr — бурый кривоклювый пересмешник, Tm — странствующий дрозд, Dc — кошачья птица. Черные столбики — яйца, покрытые авобензоном, блокирующим ультрафиолет; серые столбики — яйца, покрытые вазелином. Цифры в скобках — число гнезд в каждом случае. Рисунок из обсуждаемой статьи в Animal Behaviour

Как это может влиять на паразитизм воловьего трупиала? Известно, что из трех изученных видов-хозяев яйца трупиала наиболее похожи именно на яйца бурого кривоклювого пересмешника (яйца трупиала имеют светлый фон, от белого до кремового, с многочисленными крапинками, рис. 2). Более того, они еще ярче «светятся» в ультрафиолете. Значит, для пересмешников важно именно изменение в ультрафиолетовой яркости, будь то уменьшение или увеличение. Первая возможность продемонстрирована в обсуждаемой работе, а вторая (предположительно) позволяет им выкидывать из своих гнезд яйца трупиала в природе.

Таким образом, окраска яйца в ультрафиолетовом спектре выступает у некоторых видов птиц механизмом идентификации собственных яиц в кладке. При этом, как показало данное исследование, такие способности по-разному выражены у разных видов, что, вероятно, зависит от окраски самих яиц. Чем яйца данного вида ярче в ультрафиолете, тем больше внимания на это обращают сами птицы. Такая способность «обращать внимание» может быть своего рода преадаптацией, позволяющей выявлять яйца паразита. Альтернативная гипотеза могла бы состоять в том, что пересмешник просто уже успел выработать такую окраску яиц и соответствующее поведение в ответ на паразитизм трупиала. Но первая гипотеза выглядит более убедительной: ведь во втором случае пересмешникам логичнее «уменьшать» яркость своих яиц в ультрафиолете — для увеличения контраста с яйцами трупиала.

Получается, что при опознавании птицей собственных (и, соответственно, при выявлении подложенных) яиц окраска в ультрафиолетовом спектре может играть не меньшую роль, чем в видимом. Конечно, это вовсе не значит, что птицы меньше используют видимую часть спектра: ведь не случайно яйца кукушек так похожи на яйца их хозяев.

Источник: Virginia E. Abernathy, Brian D. Peer. Mechanisms of egg recognition in brown-headed cowbird hosts: the role of ultraviolet reflectance // Animal Behaviour. V. 109. P. 73–79.

Алексей Опаев