Экстремальная жара снизила фертильность самцов хрущаков

Качество спермы у жуков-хрущаков во время продолжительных периодов экстремально высоких температур снижается, а их потомство живет меньше — таким образом, изменение климата влияет на репродуктивный успех животных. Исследование об этом опубликовано в журнале Nature Communications.

Климатическое моделирование и данные наблюдений показывают, что изменение климата, вызванное деятельностью человека, сопровождается более частыми периодами аномальной жары, наподобие событий лета 2010 года в Москве и на европейской территории России. Мэтт Гейдж (Matt Gage) из университета Восточной Англии и его коллеги считают, что именно периоды продолжительной жары могут быть одним из механизмов влияния климата на биологическое разнообразие: популяции многих видов животных сокращаются параллельно с меняющимся климатом, однако связи между двумя процессами изучены недостаточно хорошо.

«Теплеющая атмосфера будет более нестабильной и опасной, а экстремальные явления вроде "волн жары" будут все более частыми, интенсивными и распространенными. Когда колебания температуры становятся слишком значительными, случаются локальные вымирания видов. Мы хотели узнать, почему это происходит, и, возможно, одна из причин связана со спермой», — сказал Гейдж, которого цитирует пресс-служба университета.

Для своего эксперимента ученые использовали малых булавоусых хрущаков (Tribolium castaneum). Эти жуки — популярный модельный организм, в том числе потому, что они отличаются полиандрией: самки спариваются с большим количеством самцов, чтобы собрать больше спермы. Предыдущие эксперименты показали, что высокие температуры негативно влияют на фертильность млекопитающих, например, самцов мышей, и исследователи решили проверить, распространяется ли это влияние на насекомых.

Контрольную группу жуков выращивали и содержали при привычной для них температуре в 30–35 градусов, а экспериментальную — при температуре на 5–7 градусов выше оптимальной в течение пяти дней. Оказалось, что даже один период жары в 42 градусов наполовину уменьшил количество потомства у самцов, а повторный период высоких температур практически стерилизовал жуков. Выработка спермы у хрущаков после экспериментальных процедур снизилась на три четверти, а ее качество — например, способность достигать репродуктивного тракта самок — существенно упало. Кроме того, самцы экспериментальной группы предпринимали в два раза меньше попыток спариться с самками, но одно это, по мнению ученых, не может объяснить падение количества потомства. На поведение последних высокие температуры не повлияли, однако эксперименты показали, что качество спермы, уже попавшей в организм самки, из-за жары тоже снижается: у таких самок было на треть меньше потомства.

«Когда самцов подвергали двум периодам высоких температур с интервалом в 10 дней, их потомство составляло лишь один процент от потомства контрольной группы. В дикой природе насекомые обычно переживают несколько периодов жары, так что если самцы не смогут восстановиться или адаптироватья к ним, для популяции это может стать проблемой», — сказал соавтор исследования Крис Сейлс (Kris Sales).

Все же зачатое потомство самцов экспериментальной группы в среднем прожило на несколько месяцев меньше потомства контрольной группы, а самцы-«сыновья» из такого потомства, в свою очередь, тоже приносили на 25 процентов меньше «внуков», отмечают ученые. Они, в частности, призывают детальнее изучить механизмы такого межпоколенческого влияния экстремальных температур.

Ранее международная группа ученых подсчитала, что изменение климата в нынешнем столетии в разы увеличит количество жертв аномальной жары, особенно в тропических и субтропических странах. Кроме того, аномально высокие среднемесячные температуры в США и Мексике оказались связаны с небольшим приростом числа суицидов и таким же небольшим снижением психологического благополучия.