Мангусты сделали лягушек с острова Амамиосима трусливее
Лягушки, проживающие на острове Амамиосима, стали более пугливыми после того, как люди привезли на остров мангустов, выяснили японские ученые. Несмотря на то, что мангустов на острове почти не осталось, лягушки, которые живут ближе остальных к тем местам, где водились хищники, ведут себя тревожнее тех лягушек, которые живут на другом конце острова. Исследование опубликовано в журнале Journal of Zoology.
Одна из угроз биоразнообразию — вторжение новых видов в места, где прежде их не было. Инвазивные виды, как правило, попадают в благоприятные условия, в которых у них нет естественных врагов, а если эти виды — хищники, то у местных видов может не быть действенных способов защиты, в результате чего может нарушиться местная экосистема.
Так произошло на острове Амамиосима. Это небольшой, площадью 712 квадратных километров, на 80 процентов покрытый лесом остров в архипелаге Рюкю к юго-западу от Японии. В 1979 году японцы ввезли на остров малого мангуста (Herpestes auropunctatus), который должен был контролировать численность крыс и ядовитых змей из семейства гадюковых.
Мангуст — не избирательный хищник и поэтому к 2000 году, когда популяция распространилась почти по всей территории острова, кроме самой южной его части, значительно сократилась численность местного кролика, ужеобразных неядовитых змей и лягушки Odorrana amamiensis— местного эндемика, который находится на грани вымирания.
Прежние исследования показали, что плотность популяций O. amamiensis на острове коррелировала с расстоянием от города Амами, где мангуста впервые выпустили в природу острова: численность змей, кроликов и лягушек сокращалась ближе к месту, куда хищника изначально завезли.
В 2000 году началась программа по уничтожению мангуста, и к 2015 году численность местных видов восстановилась, причем скорость восстановления также зависела от расстояния до точки начала расселения вида: раньше всего они восстанавливали свою численность в самых удаленных от нее местах. Сейчас на острове мангустов почти не осталось.
Поскольку кролики, змеи и лягушки пострадали от мангуста, но выжили, предполагается, что у них могли выработаться какие-то механизмы защиты, например, поведенческие. Хиротака Комине (Hirotaka Komine) из Токийского университета сельского хозяйства и технологий и его коллеги провели исследование, чтобы узнать, как изменилось поведение местных лягушек в ответ на вторжение мангуста.
Биологи выбрали лягушек: их легче всего встретить и понаблюдать за ними. В качестве меры, которая должна была выявить изменения в поведении лягушек, ученые выбрали самое близкое расстояние, на которое можно подойти к лягушке, прежде чем она отпрыгнет (flight initiation distance, сокращенно FID). Этот показатель используется для количественного определения страха перед хищником.
Ученые выдвинули гипотезу, в соответствии с которой лягушки, жившие в местах обитания мангустов, должны иметь больший FID, чем те, которые живут там, где хищника не было, и FID должен увеличиваться по мере приближения к точке начала расселения мангуста.
Чтобы измерить дистанцию, на которую лягушка может подпустить хищника, ученые провели эксперимент. На протяжении трех месяцев они ночью передвигались по дорогам острова Амамиосима со скоростью 10 км/ч. Заметив на дороге лягушку O. amamiensis, биологи снижали скорость до 5 км/ч и двигались к животному. Далее они записывали расстояние, на которое удалось подойти к лягушке, прежде чем она совершала прыжок. Некоторые лягушки не отпрыгивали, и тогда ученые устанавливали FID на отметке в 20 сантиметров: как пишут авторы исследования, это ближайшее расстояние, на которое можно подойти к лягушке, не наступив на нее. Для чистоты эксперимента все наблюдения производились в одних и тех же резиновых сапогах Mighty Boots NS #20, а лягушки, которые попадались менее, чем в десяти метрах от места, где скрылась другая особь, в результатах не учитывались, так как они могли быть теми же самыми лягушками.
Кроме FID исследователи учитывали следующие параметры, которые могли повлиять на показатель страха:
расстояние от лягушки до ближайшего укрытия (кусты);
расстояние до ближайшего человеческого поселения;
температура воздуха;
влажность воздуха;
размер тела лягушки (всех особей ученые разделили на три категории по размеру тела: мелкие, до 67 миллиметров длиной; средние, от 67 до 90 миллиметров; крупные, свыше 90 миллиметров длиной). Ученые также отметили, что определить размер тела было непросто по причине того, что лягушки часто убегали.
Все случаи обнаружения O. amamiensis фиксировались на карте с помощью GPS.
Всего ученые встретили 278 лягушек. Обработав результаты наблюдений, биологи сопоставили FID встреченных ими лягушек с расстоянием до точки начала расселения мангуста. Оказалось, что показатель страха рос по мере приближения к городу Амами, где в 79 году выпустили мангуста. Если за пределами зоны максимального распространения мангуста, в 24,4 километра от города, лягушки позволяли подойти в среднем на 143,1 сантиметра, то на расстоянии 9,8 километра они совершали прыжок в среднем уже при приближении на 323 сантиметра.
Ученые рассчитали коэффициент корреляции, который должен был показать связь между FID и факторами, которые могли на него повлиять. Самый большой (0,271) был между FID и расстоянием до точки появления инвазивного хищника. На втором месте было расстояние до населенных пунктов (0,154). На третьем — расстояние до укрытия (кустов): чем ближе были кусты, тем лягушка была смелее. Еще один параметр, который был связан с FID, — размер тела: чем крупнее лягушка, тем меньше FID.
Авторы работы заключили, что вторжение мангуста привело к изменениям в поведении лягушек O. amamiensis. Срок жизни этого земноводного около трех лет, а популяция мангуста почти сошла на нет еще за пять лет до исследования. Как считают исследователи, это значит, что эволюционные изменения поведения наверняка произошли и в генах лягушек, потому что наблюдаемые во время экспериментов животные не могли сталкиваться с хищниками, так как родились уже после их уничтожения: поведение их, по видимому, получено в наследство от родителей.
Авторы статьи также пишут и о вероятных последствиях изменения поведения лягушек. Возможно, это повлияет на распространение и поведение членистоногих, основной добычи лягушек, а также плохо скажется на перспективах популяции O. amamiensis, потому что повышенный страх будет заставлять их чаще совершать прыжки, на которые тратится много энергии.
В наших заметках вы можете прочитать и про других лягушек: например, самки тунгарских лягушек предпочитают городских самцов лесным, бомбейские ночные лягушки умеют совершать оплодотворение семью разными способами. Также мы писали о том, что у лягушек есть зачатки коленных чашечек.
Максим Абдулаев
Эта способность независимо возникала у пернатых более 20 раз
Орнитологи объяснили, как некоторые птицы приобрели задние конечности, пригодные для того, чтобы манипулировать предметами, например, хватать добычу или подносить пищу к клюву. Оказалось, что подавляющее большинство видов, обладающих этим признаком, относятся к кладе Telluraves, объединяющей, в частности, дневных хищных птиц, сов, попугаев и воробьинообразных. Судя по всему, миллионы лет назад ранний представитель данной группы перешел к древесному образу жизни, что впоследствии позволило его потомкам как минимум 20 раз обзавестись лапами, которые можно использовать вместо рук. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Communications Biology. Задние конечности позволяют разным видам птиц ходить, бегать, грести и сидеть на растениях или других опорах. А некоторые пернатые научились использовать их, чтобы удерживать предметы, хватать их и манипулировать ими. Например, хищные птицы ловят добычу когтистыми лапами; воробьинообразные пальцами прижимают к поверхности кусочки пищи, чтобы их было удобнее расклевать; а попугаи подносят еду задними конечностями прямо к клюву. Предполагается, что способность птиц использовать лапы для манипулирования различными объектами независимо развилась у нескольких групп благодаря древесному образу жизни. Однако четких подтверждений у этой идеи до сих пор не было. Поискать их решила команда орнитологов под руководством Кристиана Гутьерреса-Ибаньеса (Cristián Gutiérrez-Ibáñez) из Университета Альберты. Сначала исследователи проанализировали научные статьи и монографии и обнаружили в них упоминания о способности удерживать, хватать и подносить к клюву предметы с помощью задних конечностей для 259 видов птиц из 85 семейств. Затем они поискали фотографии и видеозаписи пернатых, ведущих себя подобным образом, в базах данных Macaulay Library и Wikiaves, а также на сайтах Google Images, Flickr, Alamy, YouTube, Twitter и Instagram*. Это позволило дополнить литературные сведения и исключить анекдотические и ошибочные свидетельства. В общей сложности Гутьерресу-Ибаньесу и его коллегам удалось обнаружить 3725 изображений и видеороликов, на которых запечатлены птицы, использующие лапы в качестве манипуляторов. В результате эту способность удалось подтвердить для 1054 видов пернатых из 13 отрядов и 64 семейств. Особое внимание авторы уделили отрядам и семействам, среди представителей которых умение использовать задние конечности вместо рук хорошо известно и широко распространено, например, совам, ястребообразным и соколообразным, попугаям, врановым и синицам. Этот навык подтвердился у 40-95 процентов видов из таких групп. Сравнив полученные результаты с филогенетическим древом птиц, исследователи пришли к выводу, что подавляющее большинство видов пернатых, способных использовать лапы для манипулирования предметами, относятся к кладе Telluraves. Она включает более десяти отрядов, включая ястребообразных, соколообразных, совообразных, попугаеобразных и воробьинообразных. Согласно предложенной авторами реконструкции, появлению у Telluraves задних конечностей, пригодных для удержания предметов, предшествовал переход к древесному образу жизни, который произошел в истории клады всего один раз. Вероятно, миллионы лет назад ранний представитель этой группы, перешедший к жизни на деревьях, обзавелся лапами, которые позволяли ему удерживаться на ветвях и стволах. Такие лапы в процессе эволюции относительно легко преобразовать в манипуляторы. Благодаря преадаптации, связанной с древесным образом жизни общего предка, представители клады Telluraves смогли 20 раз независимо друг от друга развить задние конечности, с помощью которых можно манипулировать предметами. По крайней мере 14 из этих случаев приходятся на отряд воробьинообразных. При этом за пределами группы Telluraves использование лап вместо рук развилось всего четыре раза и встречается менее чем у 15 видов, среди которых восемь видов относятся к роду султанок (Porphyrio). Авторы отмечают, что способность манипулировать объектами с помощью лап неодинаково развита в разных группах, освоивших данный навык. Например, воробьинообразные, за исключением нескольких семейств, могут только прижимать предметы лапами к поверхности. В то же время ястребообразные, соколообразные и совы умеют хватать добычу или другие объекты задними конечностями и подносить ими пищу к клюву. Однако даже им далеко до попугаев, которые помимо этого могут вращать лапами во время манипулирования предметами и иногда даже применяют их во время работы с инструментами. Вероятно, общий предок всех современных попугаев уже умел использовать задние конечностей в качестве манипуляторов; впрочем, его потомки по крайней мере семь раз утрачивали этот признак. Работа Гутьерреса-Ибаньеса и его коллег стала одним из первых исследований, в которых эволюция способности манипулировать предметами с помощью конечностей изучается не на млекопитающих. Авторам удалось подтвердить, что у птиц появление данного навыка в большинстве случаев связано с древесным образом жизни. В какой-то степени возникновение лап, которые можно использовать вместо рук, также объясняется рационом пернатых. Например, в группах, представители или предки которых питаются или питались беспозвоночными и мелкими позвоночными, этот признак встречается чаще. Однако связь здесь не прямая, так что подобный рацион не обязательно приводит к появлению задних конечностей, пригодных для манипулирования объектами. Ранее мы рассказывали, как американские палеонтологи изучили образцы бирманского янтаря, содержащие остатки двух видов энанциорнисовых птиц с уникальным строением ног. У одного вида был длинный третий палец, который, вероятно, служил для добычи насекомых из древесины, у другого — широкий четвертый палец, позволявшийкрепче держаться за подвижные ветки во время выслеживания добычи. Такое строение задних конечностей ранее не встречалось ни среди энанциорнисов, ни среди других групп птиц. *Instagram принадлежат компании Meta, деятельность которой в России запрещена.