Гипотезу Дарвина о происхождении вторично бескрылых насекомых подтвердили 160 лет спустя

Rachel I. Leihy and Steven L. Chown / Proceedings of the Royal Society B, 2020

Около половины аборигенных насекомых на островах Субантарктики и Антарктики утратили способность к полету. Согласно статье в журнале Proceedings of the Royal Society B, главной причиной этого являются сильные ветра, которые дуют в этих широтах. Полученные выводы подтверждают идею, высказанную Чарльзом Дарвином 160 лет назад — он считал, что ветер уносит хорошо летающих насекомых в море, и поэтому выживали особи с короткими крыльями.

Острова — родина множества удивительных животных. Например, здесь нередко встречаются птицы, которые разучились летать. Считается, что к потере полета их подтолкнуло отсутствие хищников и конкурентов из числа млекопитающих. Однако нелетающими на островах порой становятся не только пернатые, но и насекомые. Объяснить это явление уже сложнее.

Одним из первых ученых, заинтересовавшихся вторично нелетающими насекомыми островов, был Чарльз Дарвин. Он предполагал, что основным фактором, который заставляет этих существ терять крылья, является ветер. Если насекомое, живущее на острове, сохраняет крупные крылья и способность летать, его легко может унести в океан. Таким образом, особи с короткими крыльями имеют здесь больше шансов на выживание, в результате чего поколение за поколением способность к полету теряется. 

Энтомологи Рэйчел Лейхи (Rachel I. Leihy) и Стивен Чоун (Steven L. Chown) из Университета Монаш решили протестировать данную гипотезу с учетом современных данных. Для этого они проанализировали информацию о всех видах насекомых, обитающих на 28 островах Антарктики и Субантарктики, а также пяти островах Арктики. Авторов интересовало, как способности различных видов к полету соотносятся со средой их обитания. 

Из 664 аборигенных видов насекомых, обитающих на островах Антарктики и Субантарктики и включенных в данную работу, нелетающими оказались 315. Это соответствует 47,4 процента. Для сравнения, на пяти арктических островах полет утратили представители всего 21 вида — или 7,9 процента живущих здесь насекомых. Среди видов, завезенных на южные острова людьми, доля нелетающих составила 16,5 процента. А среди всего известного видового разнообразия насекомых полет вторично утратили лишь пять процентов.

Благодаря дополнительному анализу авторы установили, что на островах Субантарктики и Антарктики насекомые независимо теряли способность к полету как минимум 62 раза (для сравнения, в Северной Америке это происходило 25 раз. Чаще всего полет утрачивали островные виды жуков (Coleoptera), двукрылых (Diptera) и чешуекрылых (Lepidoptera). При этом если жуки порой утрачивают умение летать и на континентах, то одновременный отказ от полета у самцов и самок двукрылых и чешуекрылых — исключительно редкое явление.

Моделирование показало, что в число факторов окружающей среды, которые в наибольшей степени влияют на вероятность потери полета у островных насекомых, входят средняя скорость ветра, сезонность климата и средняя температура поверхности почвы в летний период. Все эти переменные положительно коррелируют с количеством нелетающих видов. Самое сильное влияние, как и предсказывал Дарвин, оказывает скорость ветра. Поскольку острова Субантарктики и Антарктики намного более ветреные, чем острова Арктики, то и бескрылых насекомых здесь намного больше. 

Впрочем, идея Дарвина о том, что крылатых насекомых сдувает с островов в море, не подтвердилась. Дело в том, что даже на самых ветреных из южных островов сохраняются летающие виды, как аборигенные, так и завезенные. Кроме того, переменные, связанные с риском погибнуть в море, а именно размеры и изолированность острова, не коррелируют с долей нелетающих насекомых. Скорее всего, постоянный ветер просто мешает нормальному полету, что заставляет насекомых отказываться от использования крыльев.

Авторы признают, что на островах Субантарктики и Антарктики сложились довольно специфические погодные условия, в частности, ветра здесь одни из самых сильных на Земле. Это значит, что выводы об эволюции местных насекомых следует с осторожностью переносить на другие регионы, например, тропические острова. Тем не менее их следует учитывать в ходе дальнейшего изучения вторично нелетающих насекомых.

На островах можно встретить нелетающих птиц из разных отрядов, однако представители некоторых групп, например, гусеобразные и пастушки, теряют способность к полету особенно часто. Согласно недавнему исследованию, это может быть связано с особенностями линьки. Птицам, которые одновременно сбрасывают все маховые перья и временно перестают летать, легче полностью отказаться от полета. 

Сергей Коленов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.