По мере потепления климата многие виды перемещаются на север в районы, которые ранее были для них слишком холодными. Исследование, опубликованное в PNAS, под названием «Зимы ограничивают расширение ареала бабочек, связанное с изменением климата, несмотря на быструю эволюцию сезонных временных характеристик», посвящено бурой бабочке брандфогелю (Lasiommata megera).
В работе показано, что быстрая эволюция может способствовать этому процессу, но только до определённого предела. Холодные зимы останавливают дальнейшее расширение за пределы определённых климатических границ.
«Наши результаты показывают, что, хотя бабочки адаптируют свой жизненный цикл по мере продвижения на север, существуют пределы, которые эволюция не может легко преодолеть», — говорит Матс Иттонen, один из ведущих авторов исследования, проведённого учёными из Департамента зоологии Стокгольмского университета.
Бурая бабочка брандфогель становится всё более распространённой на более высоких широтах в Скандинавии
Брандфогель (Lasiommata megera), обычная европейская бабочка, обитающая на лугах, стала чаще встречаться на более высоких широтах в Скандинавии, несмотря на резкое сокращение численности в Западной Европе.
Во время своего продвижения на север быстрая эволюция помогла бабочке адаптировать свой жизненный цикл к новым условиям — эволюция помогает виду справляться с факторами, которые не меняются при потеплении климата, например, с продолжительностью дня. Но, несмотря на эти изменения, холодные зимы всё ещё мешают брандфогелю распространяться дальше на север.
Исследователи провели полевые эксперименты, в ходе которых перемещали бабочек в пределах и к северу от текущего ареала вида в Швеции. Особей, собранных на юге (графство Сконе) и на севере (ленны Сёдерманланд и Уппланд), помещали в полевые клетки на участках в Сконе, Сёдерманланде и южной Даларне — области, где этот вид ещё не распространился.
Сравнивая, как гусеницы разного происхождения растут и развиваются в одинаковых условиях окружающей среды, исследователи смогли изучить, как брандфогель эволюционировал во время своего продвижения на север за последние 20–30 лет.
Гусениц также оставляли в поле на зиму, чтобы выяснить, улучшилась ли выживаемость в зимний период в северных популяциях и смогут ли они выжить севернее текущего ареала вида.
«Мы хотели узнать, развились ли у северных бабочек такие черты, как более быстрый рост, правильно выбранное время зимней спячки и улучшенная выживаемость в зимний период — черты, которые могли бы помочь им обосноваться ещё дальше на севере», — говорит Карл Готтард, профессор Департамента зоологии Стокгольмского университета.
Исследование показало, что бабочки из северных популяций росли быстрее, чем особи с юга, вероятно, в качестве адаптации к более коротким летам на высоких широтах. Они также успевали войти в спячку в правильное время года. Но, несмотря на эти эволюционные изменения, очень немногие гусеницы пережили зиму в Даларне, к северу от текущего ареала вида.
«Такие ограничения важно учитывать, если мы хотим предсказать, как далеко на север смогут переместиться другие виды — включая вредителей и переносчиков болезней — в будущем климате», — говорит Готтард.
Результаты показывают, что эволюция может протекать достаточно быстро, чтобы влиять на распределение насекомых в условиях изменения климата, но это не обязательно означает, что наиболее важные для выживания черты эволюционируют. Для дальнейшего распространения брандфогеля на север по-прежнему требуются более мягкие зимы, а не только более длинные и тёплые лета. Это может быть справедливо для многих видов.
«Брандфогель далеко не единственный вид — многие другие виды насекомых также расширили свой ареал на север за последние несколько десятилетий как в Швеции, так и в других странах. Понимание того, какие черты эволюционируют, а какие на самом деле устанавливают пределы обитания видов, имеет важное значение для прогнозирования будущего экосистем и биоразнообразия в условиях потепления климата», — говорит Иттонен.
Предоставлено Стокгольмским университетом.