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

Сусветная навіна ад 17 чэрвеня 2008 года

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.

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

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.

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). 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.

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).

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. 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: чем теплее весна, тем раньше синицы приступают к размножению.

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. 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.

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

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.

Фото большой синицы Дмитрия Якубовича.