Изменение климата может создать «экологическую ловушку» для видов, которые не могут адаптироваться

от

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), дни в Огайо становятся короче, но зимы из-за потепления климата не такие холодные, как несколько десятилетий назад. Это растущее несоответствие между продолжительностью светового дня и температурой может создать проблемы для животных, которые готовятся к зиме, ориентируясь на сезонные сигналы.

Учёные из Университета Кейс Вестерн Резерв изучили серых древесных лягушек — вид, который переживает низкие температуры, накапливая в своём теле «антифризовые» соединения. Они обнаружили, что эти амфибии естественным образом начинают готовиться к зиме, реагируя на сокращение светового дня, а не на понижение температуры.

«Это означает, что они могут тратить драгоценные энергетические ресурсы на подготовку к зиме, которая им на самом деле не нужна», — сказал Майкл Бенард, профессор и заведующий кафедрой биологии в Университете Кейс Вестерн Резерв, в лаборатории которого проводилось исследование. «Более широкий вывод заключается в том, что виды, стратегии зимовки которых зависят от длины дня, могут готовиться к зиме слишком рано и плохо реагировать на изменение климата».

Результаты исследования опубликованы онлайн в «Early View» в сентябре в журнале Journal of Animal Ecology.

Исследование стало результатом работы BioScience Alliance — международно признанной программы в области биологических исследований и подготовки студентов, в которой участвуют Университет Кейс Вестерн Резерв, Зоопарк Кливлендского метропарка и Холденский дендрарий.

Как серые древесные лягушки переживают зиму

Серые древесные лягушки переживают зиму, замерзая и оттаивая при потеплении погоды. (Они делают это, накапливая гликоген в печени, который затем превращается в глицерин, циркулирующий по телу и предотвращающий разрыв клеток при низких температурах.)

Чтобы понять, как лягушки накапливают гликоген, исследователи манипулировали продолжительностью светового дня, который получали головастики, а затем молодые лягушки. Они имитировали удлинение дня (между апрелем и июнем), сокращение дня (между августом и ноябрём) и нормальную продолжительность дня (июль — сентябрь) в качестве контрольной группы. Все лягушки содержались при одинаковой температуре.

Результаты были впечатляющими: лягушки, подвергшиеся имитации осени, накапливали в 14 раз больше гликогена по сравнению с другими лягушками. Их печень увеличивалась в размерах в три-четыре раза по сравнению с лягушками из других групп. Эти подготовленные к зиме лягушки были также меньше по размеру и росли медленнее.

«Экологическая ловушка»

Виды, которые адаптируют своё поведение в соответствии с длиной дня для подготовки к более низким температурам, могут оказаться в так называемой «экологической ловушке» по мере потепления климата. Эта ловушка может повлиять на многие важные виды поведения, включая циклы размножения и модели миграции.

«Наблюдалось значительное снижение роста; они едят меньше, и то, что они едят, они направляют на накопление гликогена в печени, а не на рост костей или мышц», — сказал Трой Нептун, который руководил исследованием в рамках своей докторской диссертации в Университете Кейс Вестерн Резерв и продолжит свои исследования света и биологии по программе Фулбрайта в Биологической станции Доньяна в Испании.

«Мы не наблюдали резкого сокращения популяции или чего-либо подобного у серых древесных лягушек, и они широко распространены в США, — сказал он. — Но для других видов, которые могут быть более ограничены географически, такое несоответствие во времени поведения, связанного с окружающей средой, может иметь катастрофические последствия».

Исследование проводилось с использованием уникальной комбинации возможностей Университета Кейс Вестерн Резерв и зоопарка. Чтобы манипулировать продолжительностью светового дня, исследователи накрывали и открывали уличные бассейны светонепроницаемыми крышками на биологической исследовательской станции на ферме Университета в Хантинг-Вэлли, штат Огайо. Когда головастики превращались во взрослых лягушек, их помещали в лабораторные условия, где освещение автоматически контролировалось.

«Эта работа — отличный пример того, как наше уникальное сотрудничество использует наши коллективные ресурсы для решения некоторых из наиболее насущных проблем сохранения», — сказала Диана Кестер, адъюнкт-профессор биологии в Университете Кейс Вестерн Резерв и куратор исследований в зоопарке Кливлендского метропарка. Кестер руководила исследованиями, проводившимися в зоопарке, где Нептун использовал специальные методы, обычно применяемые учёными для оценки здоровья и благополучия животных в зоопарках, для измерения уровня гликогена в печени лягушек.

Предоставлено Университетом Кейс Вестерн Резерв.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте