Канадские и новозеландские ученые обнаружили, что большинство видов нелетающей птицы киви, эндемика островов Новой Зеландии, возникло во время плейстоценовых оледенений. Видовое разнообразие киви было обусловлено ледниковыми периодами во время среднего и позднего плейстоцена, говорится в статье, опубликованной в Proceedings of Natural Academy of Sciences.
В эпоху плейстоцена (2,5 миллиона — 11,7 тысячи лет назад) периоды оледенения сменялись межледниковьем, во время которого ледниковый покров таял. Биологи давно предполагали, что эти климатические циклы способствовали раздроблению популяций и смене мест обитания и тем самым стимулировали возникновение некоторых новых видов, существующих сегодня. Однако позднее ученые показали, что большинство таких видов появилось до нескольких последних оледенений. Тем не менее, в некоторых случаях оледенение, по-видимому, действительно было причиной видообразования. Об этом свидетельствуют немногочисленные исследования (1,2), в которых изучалось появление новых видов в природных системах, находившихся рядом с растущим ледником.
Новая Зеландия является идеальным местом для изучения видообразования под действием оледенения. Во время оледенений Южные Альпы, делящие пополам Южный остров, покрывались льдом. При этом восточное побережье острова отделялось ледником от всей остальной территории. На западном побережье во время последнего оледенения оставались небольшие участки свободной ото льда земли, которые могли служить убежищем для животных. Кроме того между Северным и Южным островами во время оледенения возникал перешеек, который во время межледниковья таял. Разделение популяций, а впоследствии образование новых видов могло произойти в результате горообразования (подъем Южных Альп начался около 8,5 миллиона лет назад и продолжается до сих пор) или вулканической активности в период плейстоцена.
Чтобы выяснить роль разных природных факторов в видообразовании в Новой Зеландии, авторы работы выбрали для изучения киви — нелетающих птиц, эндемичных для новозеландских островов. В настоящее время на основании морфологических данных и исследований митохондриальной ДНК выделяют пять видов этих птиц. Ученые выделили полный геном более полутора сотен особей разных видов киви. Затем они определили последовательность некоторых генов митохондриальной ДНК (мтДНК), а также включили в исследование уже опубликованные последовательности мтДНК 50 особей вымерших видов киви. Также ученые использовали генетические маркеры в ядерной ДНК. На основании полученных данных исследователи построили филогенетическое дерево видов, чтобы определить время их расхождения. Также авторы статьи хотели понять, сталкивались ли популяции киви с эффектом бутылочного горлышка — сильным уменьшением численности, которое влечет за собой обеднение генофонда. Сокращение численности может быть как сезонным, так и единовременным, из-за природных катастроф.
В результате авторы выделили 16 таксонов киви (групп птиц, объединенных общими признаками), 11 из которых сохранились до сих пор. По мнению исследователей, не все обнаруженные таксоны можно отнести к видам, часть из них является подвидами. Также ученые выяснили, что первое разделение на виды произошло во время основного горообразования Южных Альп, примерно 3,85 миллиона лет назад. Все остальные виды и подвиды разделились в течение последних полутора миллионов лет. Два из них выделились в эпоху раннего, доледникового плейстоцена, а остальные 13 — в период среднего и позднего плейстоцена (в течение последних 780 тысяч лет).
По словам исследователей, совпадение расчетного времени всплеска видообразования и времени оледенения позволяет предположить, но не доказывает, что на образование новых видов и подвидов повлияло оледенение. Но авторы приводят два других доказательства, свидетельствующих, что причиной появления новых видов оказались ледниковые периоды. Во-первых, ископаемые останки киви находили в ограниченных, не пересекающихся или слабо пересекающихся между собой ареалах. К тому же ареалы обитания современных киви тоже практически не пересекаются между собой. Во-вторых, численность небольших популяций, живущих в изолированных районах, во время оледенения должна была резко уменьшиться в результате эффекта бутылочного горлышка, и это можно увидеть по генетическим данным. И действительно, ученые обнаружили, что 10 из 11 ныне существующих таксонов киви пережили резкое понижение численности популяций во время последнего ледникового периода.
Киви (Apteryx) — единственный род бескилевых (страусообразных) птиц в семействе Apteryx, отряде кивиобразных. Это нелетающая птица с массивными ногами и длинным клювом. Оперение у разных видов бурое или серое, по виду похожее на густую шерсть. Крылья у киви практически редуцировались и не видны среди оперения. Птицы обитают преимущественно в вечнозеленых лесах, ведут ночной образ жизни и питаются плодами, насекомыми, мелкими амфибиями.
В Новой Зеландии сложилась уникальная ситуация: здесь почти нет млекопитающих, зато много эндемичных видов растений и птиц, которым до появления человека практически не угрожали хищники. Появившиеся на островах племена маори привезли млекопитающих — собак и малых крыс, а переселившиеся позднее европейцы — крыс, кошек и хищных млекопитающих из семейства куньих, которые стали охотиться на птиц и разорять птичьи гнезда. В результате численность эндемичных видов, в том числе и киви, стала уменьшаться. Оперение киви имеет сильный запах, напоминающий грибной, поэтому хищники легко их находят. Численность птиц сокращалась и из-за вырубки лесов. Однако в конце прошлого века правительство страны начало программу по восстановлению численности киви. Недавно была запущена еще одна программа — по уничтожению завезенных в Новую Зеландию хищных млекопитающих: крыс, поссумов, хорьков, ласок. Правительство рассчитывает полностью очистить страну от переселенных хищников к 2050 году.