Правило Бергмана звучить дуже просто: у холодному кліматі тварини більші, у спекотному — дрібніші. Все зрозуміло?
Це правило витримало перевірку майже двома століттями. Однак історія з кречетами (burrowing owls) по всій Північній Америці виявляється набагато складнішою. Набагато складніше.
Нові дані лабораторії Конвою з Університету Айдахо показують: ці птахи не лише результат повільної, стабільної еволюції. Вони також стають жертвами свого раннього дитинства і того, що потрапляє їм на тарілку зараз.
Географія має значення, але не меншу роль відіграє те, що відбувається з пташеням кречета, коли літо випалює землю.
Перевірка градієнта
Чому саме кречеті?
Справа не в тому, що це найгламурніші хижі птахи. А все через величезний обсяг даних. Кортні Конвой та її команда спостерігають за цими хижаками сухих степів уже десятиліттями. Вони мали багато цифр. Дуже багато.
«Спочатку ми вибрали цей вид для дослідження… багато в чому через колосальне географічне охоплення», — каже провідний автор Керт Онгмен.
Вчені хотіли дізнатися, чи цей конкретний вид слід класичному широтному градієнту. Відповідь? Так.
Кречети у прохолодніших північних регіонах важчі. У них довші за крила. Паттерн присутній і видно чітко. Але самі собою патерни не пояснюють механізми. Можна бачити що дерево високе, не розуміючи чому коріння пішло глибоко.
Команді треба було з’ясувати: чи обумовлені розбіжності у розмірах генетично? Це результат розвитку? Чи просто реакція на те, що птахи їли минулого тижня?
Три теорії
Щоб визначити рушійну силу, дослідникам довелося поділити тимчасові масштаби.
Вони вивчили:
- Спадковану адаптацію до локальних термічних екстремумів (довгостроковий ефект).
- Обмеження розвитку через стрес у ранньому віці (середньостроковий ефект).
- Оборотні коливання маси через недавню наявність їжі (короткостроковий ефект).
Дані було зібрано з 5597 окремих особин. Це величезна кількість кісток та вимірювань маси.
Вимірювання охопили 54 майданчики на заході США. 1600 км широти. Від рівня моря до висоти понад 2000 метрів. З 2000 по 2200 рік (ймовірно, маються на увазі роки досліджень чи інші координати, але в тексті зазначено саме так). Ці дані були змішані з інформацією про посуху з Національних центрів екологічної інформації (NCEI), показниками зеленості рослинності від NASA та кліматичними даними з Орегонського державного університету.
Вийшла своєрідна екологічна «зрізова» модель.
Що залишається незмінним, а що вагається
Результати розділили ознаки в залежності від того, наскільки вони здавалися нерухомими.
Довжина тарзуса (кісточки лапи) майже не змінювалася. Це структурний елемент, який має тенденцію залишатися незмінним. І справді, вона тісно корелювала із довгостроковими середніми температурами. Це свідчить про успадковану адаптацію. Птахи півночі протягом поколінь виробили лапи, пристосовані до холоду.
Маса тіла дорослих особин та довжина крил розповіли іншу історію.
Ці ознаки пластичні. Вони змінюються. Вони корелювали із середніми температурами за 21 рік так само, як і лапи, але з важливим застереженням.
На кожен градус Цельсія підвищення температури маса тіла дорослих особин падала на 0,41%. Крила ставали коротшими на 0,16%.
То була не просто реакція на погоду. Це було локальне, успадковане зниження розміру у тепліших зонах. Природа «вкорочує» розміри там, де спекотно.
Пастка для молодняку
Але тут стає липко.
А як щодо маси тіла молодих особин? Вона не дбала про середні показники за 21 рік. Вона реагувала на посуху попереднього року.
Якщо шлюбний сезон на рік, що “передував” вилупленню, був спекотним і сухим, ці кректи виявлялися менше. Чому?
Доступність ресурсів. Спека впливає на комах. Менше комах призводить до стресу у самок. Стресові самки відкладають яйця або вигодовують пташенят, які починають життя з дефіциту. Це ефект «перенесення».
І це торкнулося дорослих також.
Екстремальна спека та посуха у попередньому році призвели до укорочення кісток гомілки у молодих дорослих особин. Тепловий стрес та ліміти ресурсів справді сформували їх структурне зростання. Це була не просто зміна ваги; це було гальмування розвитку кісток через голод та спеку.
Шестимісячне вікно
А тепер подивимось на короткострокові зміни.
За шість місяців до виміру у регіоні пройшли сильні дощі. Раптово ресурси збільшились. І кречети відреагували.
Зростання крил і маса тіла дорослих особин стрімко змінилися.
Це доводить, що ці птахи не застигають у камені. Вони можуть набирати масу, коли з’являється їжа. Вони можуть зменшуватись, коли вона пропадає. Це оборотні коливання, керовані негайною доступністю їжі.
То хто ж виграє?
Висновки неоднозначні.
Правило Бергмана діє. Але двигун, який приводить його в рух, – гібрид.
Є генетичний стрижень — довжина гомілки, базовий розмір — заданий довгостроковою термічною адаптацією. Потім є м’які тканини та деякі структурні елементи — маса, крила, які коливаються через короткострокові шоки ресурсів. І є покоління молодняку, що носить шрами від поганого року їхніх батьків.
«Загалом, хоча ми знайшли загальну підтримку правилу Бергмана, механізми, що лежать в його основі, відрізнялися залежно від того, чи була ознака пластичною… чи більш фіксованою», — пише Онгмен.
Майбутнім дослідженням потрібно відстежувати окремих птахів протягом усього їхнього життя. Надійне визначення віку кречетів є складним. Але без цього ми не зможемо повністю відокремити пластичність від чистої адаптації.
Нам також потрібно краще зрозуміти міграцію. Чи по-різному відповідають кречети, які мігрують, і ті, що залишаються на місці? Стратегії пересування взаємодіють із морфологією оскільки ми тільки починаємо розуміти.
Зміна клімату – це не просто графік підвищення температури. Це рецепт для посухи. Це порушення харчового ланцюга. І це б’є по цих птахів у найвразливіший етап: на початку життя.
Які популяції найбільш уразливі? Ймовірно, ті, що знаходяться в найпосушливіших зонах, де погане літо означає появу наступного покоління меншого розміру, яке ніколи не може відновити свої вихідні розміри.
Правило діє. Але хреще? Кріче складний.
