Предок всех современных пингвинов жил в прохладных водах Австралии или Новой Зеландии около 21,9 миллиона лет назад. К такому выводу пришла команда исследователей, изучив геномы 22 особей, представляющих все современные виды. Со своей родины пингвины постепенно расселялись по Южному полушарию, чему способствовало открытие пролива Дрейка и усиление Антарктического циркумполярного течения. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Пингвины (Sphenisciformes) — единственная группа современных морских птиц, все представители которой отказались от полета. Это, однако, не помешало им широко распространиться по Южному полушарию, от Антарктиды на юге до Галапагосских островов на севере. Сегодня здесь обитает 18 видов пингвинов, которые отличаются размерами, кормовыми предпочтениями и особенностями размножения.
В последние годы палеонтологи обнаружили целый ряд ископаемых видов пингвинов, включая гигантские формы ростом с человека. Тем не менее об эволюции этой группы все еще известно недостаточно. Например, неясно, возникла ли она в Антарктиде, после чего расселилась на север, или же колонизировала Южное полушарие из Субантарктики. Возраст последнего общего предка всех современных пингвинов неизвестен: по разным оценкам, он мог жить от 9,9 до 47,6 миллиона лет назад.
Пролить свет на этот вопрос решила команда специалистов во главе с Хулианой Вианной (Juliana A. Vianna) из Папского католического университета Чили. Исследователи проанализировали геномы 22 особей, представляющих все 18 современных видов. Это позволило выяснить, что их общий предок жил на побережье Австралии или Новой Зеландии в раннем миоцене, около 21,9 миллиона лет назад.
Сначала от общего предка всех современных пингвинов отделилась ветвь, представители которой колонизировали Антарктику и дали начало королевским и императорским пингвинам (Aptenodytes). Затем сходный путь проделали предки рода Pygoscelis, к которому относятся пингвины Адели (P. adeliae), а также антарктические (P. antarcticus) и субантарктические (P. papua). Позднее произошла диверсификация двух более теплолюбивых клад, Spheniscus + Eudyptula и Megadyptes + Eudyptes. Авторы связывают их расселение по Южному полушарию и образование новых видов с образованием пролива Дрейка и усилением Антарктического циркумполярного течения около 11,6 миллиона лет назад. В дальнейшем эволюция пингвинов во многом определялась похолоданием на рубеже плиоцена и плейстоцена, а также формированием новых архипелагов в океане.
Согласно климатическим реконструкциям, родина предков всех ныне живущих пингвинов была довольно прохладным местом. Максимальная температура поверхности моря здесь составляла около девяти градусов по Цельсию. Это соответствует климату нынешней Субантарктики, где до сих пор живут некоторые виды пингвинов. При этом другие виды смогли освоить как более холодные, так и более теплые воды. Рекорд термоустойчивости принадлежит галапагосскому пингвину (Spheniscus mendiculus), которые переносит температуру воды более 27 градусов Цельсия. Он, а также другой теплолюбивый вид, очковый пингвин (S. demersus) с южной оконечности Африки, возникли относительно недавно, около 0,59 миллиона лет назад. Проникнуть далеко на север их предкам помогло плейстоценовое похолодание.
Команде удалось выявить у разных видов пингвинов 104 гена с признаками положительного отбора. Они образуют две группы, первая из которых отвечает за клеточные функции, а вторая — за иммунитет, работу почек и сердечно-сосудистой системы. По мнению авторов, многие гены из второй группы эволюционировали, чтобы обеспечить пингвинам возможность нырять и поддерживать высокую температуру тела в холодных условиях. Они отвечают за осмо- и терморегуляцию, а также метаболизм кислорода.
Генетические данные также позволили реконструировать динамику численности различных видов пингвинов. Популяции одиннадцати из них выросли в промежутке между 40 и 70 тысячами лет назад, однако затем резко снизились в период последнего ледникового максимума. Это свидетельствует, что отдельные виды пингвинов узко специализированы к своим экологическим и термальным нишам. Выживание в эпоху быстрых антропогенных изменений климата может стать для них непосильной задачей.
Недавно в Новой Зеландии обнаружили древнего хохлатого пингвина возрастом более трех миллионов лет. Добавив его в родословную всех пингвинов, ученые получили новые подтверждения, что общий предок отряда жил на территории Новой Зеландии. Здесь же появился и род хохлатых пингвинов, который затем широко распространился по Субантарктике.
Сергей Коленов
Они повлияли на выбор материала и размер барабанных палочек
Самцы черных какаду при изготовлении музыкальных инструментов, с помощью которых они барабанят по стволам деревьев, выбирают их материал и размеры в зависимости от индивидуальных предпочтений. Орнитологи выяснили, что некоторые представители этого вида создают барабанные палочки только из веток, а другие также используют твердые оболочки плодов. Кроме того, ученые выявили индивидуальные различия в размерах барабанных палочек. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B. Черные какаду (Probosciger aterrimus) выработали необычный способ общения с сородичами. Самцы этих попугаев из популяции, обитающей на австралийском полуострове Кейп-Йорк, во время брачных демонстраций берут в левую лапу ветку или твердую оболочку плода гревиллеи Grevillea glauca и ритмично ударяют ими по стволу дерева (хотя нередко они просто бьют по стволу лапой). Так они производят громкий звук, с помощью которого обозначают границы территории и привлекают самок. Ритм этого звука у каждого самца индивидуален. А чтобы музыкальными инструментами было удобнее пользоваться, какаду обкусывают ветки до примерно 20-сантиметровой длины и удаляют с них листья и придают оболочкам плодов определенную форму. Как правило, на территории самцов есть несколько деревьев для демонстраций — и они переносят барабанные палочки между ними. https://youtu.be/2_wh3liNT_o Команда орнитологов под руководством Роберта Хейнсона (Robert Heinsohn) из Австралийского национального университета решила больше узнать о том, как черные какаду создают музыкальные инструменты из веток и плодов. Для этого исследователи отправились в национальный парк Кутини-Пайяму, расположенный на полуострове Кейп-Йорк. В 2013–2015 годах они собрали около демонстрационных деревьев какаду, расположенных в парке и его окрестностях, 256 музыкальных инструментов этих птиц: 227 из них были сделаны из веток и 29 — из оболочек плодов. Средняя длина барабанных палочек из веток составила 208,6 миллиметра, ширина — 12,8 миллиметра, а масса — 15,8 грамма. Средняя хорда палочек (то есть кратчайшее расстояния между концами палочки) равна 209,6 миллиметра, кривизна (вычисленная путем деления длины палочки на ее хорду) — 1,02, а количество сучков, оставшихся после удаления второстепенных веточек — 2,2. Музыкальные инструменты их оболочек плодов имели средние размеры 39,1 миллиметра на 41 миллиметр на 33,9 миллиметра. На следующем этапе Хейнсон и его коллеги оценили индивидуальные предпочтения какаду при выборе материала для музыкальных инструментов и их обработке. Чем больше инструментов авторы находили под демонстрационным деревом, тем выше была вероятность, что среди них окажется оболочка плода. Кроме того, выяснилось, что самцы чаще используют инструменты из оболочек плодов вместе с барабанными палочками из веток, если их соседи пользуются только барабанными палочками. При этом, хотя многие самцы барабанили только ветками, ни один из тринадцати самцов, под деревом которого исследователи нашли больше шести инструментов, не барабанил только оболочками плодов. Лишь у одной особи из четырнадцати инструментов, найденных под демонстрационным деревом, тринадцать были сделаны из оболочек плодов. В целом анализ продемонстрировал, что предпочтения самцов при выборе материала для инструментов распределены не случайным образом. Ограничив выборку двенадцатью самцами, под деревьями которых были найдены более шести инструментов (особь, отдававшую предпочтение оболочкам плодов, из этого анализа исключили), Хейнсон с соавторами установил, что длина и хорда барабанных палочек заметно отличаются от особи к особи. Похожие закономерности были выявлены для музыкальных инструментов, использовавшихся какаду в течение одного сезона, причем в данном случае к различиям в длине и хорде добавились различия в ширине и массе. Результаты исследования демонстрируют, что у самцов черных какаду есть индивидуальные предпочтения при выборе материала для изготовления музыкальных инструментов. Кроме того, разные особи предпочитают барабанные палочки разного размера и формы. Авторы подчеркивают, что ветки деревьев и плоды гревиллей, подходящие для изготовления музыкальных инструментов, встречаются в парке Кутини-Пайяму в изобилии. Таким образом, индивидуальные различия в предпочтениях какаду нельзя объяснить дефицитом материалов. Зоологам уже известны примеры видов, представители которых демонстрируют индивидуальные предпочтения при выборе материала для инструментов и их изготовлении. Например, новокаледонские вороны (Corvus moneduloides) из разных популяций создают крючки и колючки из разных видов растений. Однако черные какаду стали первым примером такой индивидуальной изменчивости при изготовлении инструментов, не связанных с добычей пищи. Возможно, различия в предпочтениях какаду связаны с тем, что у каждого самца есть свой индивидуальный стиль барабанного боя. При этом молодые птицы, скорее всего, формируют эти предпочтения, наблюдая за барабанящими отцами. Ранее орнитологи выяснили, что танимбарские какаду (Cacatua goffiniana), которые обитают на востоке Индонезии, создают из дерева три разных типа инструментов и используют их, чтобы извлечь содержимое из-под оболочки семян церберы. Толстый тупой клин позволяет расширить щель во внешнем слое, маленький острый «нож» — разрезать лежащую ниже тонкую оболочку, а «ложкой» птица извлекает кусочки семени. Орнитологи, описавшие данное поведение, предполагают, что это самый сложный пример использования инструментов среди всех животных, у которых нет рук.