Зоологи опознали белых медведей по ДНК из их следов на снегу
Исследователи определили пол и индивидуальную принадлежность особей, оставивших следы
Американские зоологи нашли способ изучать белых медведей, не беспокоя их. Исследователи продемонстрировали, что из снега, собранного из следов этих хищников, можно извлечь достаточно генетического материала, чтобы определить пол и индивидуальную принадлежность особи, которая их оставила. Этот подход позволит исследовать перемещения и поведение белых медведей без лишнего стресса для них и без серьезных затрат. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Frontiers in Conservation Science.
Изучение белых медведей (Ursus maritimus) — непростая задача, ведь они живут в труднодоступных частях Арктики и значительную часть жизни проводят на морском льду. Для сбора информации об этих хищниках зоологи, как правило, с вертолета стреляют дротиком со снотворным, после чего проводят с уснувшими животными все необходимые процедуры: измеряют их, взвешивают, собирают генетический материал и снабжают GPS-передатчиками для отслеживания перемещений.
Однако эту стандартную практику в последнее время критикуют за то, что она подвергает медведей сильному стрессу и теоретически может быть опасной для их здоровья. Кроме того, из-за антропогенных изменений климата толщина морского льда в Арктике сокращается, так что найти подходящее место для посадки вертолета и работы целой команды ученых становится все труднее. Существует несколько альтернативных подходов к исследованию белых медведей, но ни один из них не идеален. Например, биопсия, которую проводят с вертолета, хотя и не предполагает усыпления животных, все равно вызывает у них беспокойство из-за шума. А сбор медвежьей шерсти для генетического анализа требует много усилий и далеко не всегда позволяет получить достаточно материала для исследований.
Команда зоологов под руководством Эндрю фон Дюка (Andrew Von Duyke) из Департамента управления дикой природой в городе Уткиагвик на Аляске предложила метод изучения белых медведей, который не требует отлова этих животных, не представляет для них никакой угрозы и при этом позволяет собрать о них много ценной информации. Он основан на использовании экзогенной ДНК, которая содержится в окружающей среде, например, воздухе, воде и почве. В случае белых медведей это генетический материал из отмерших с поверхности лап клеток эпидермиса, которые зверь оставляет на снегу при ходьбе. Исследователи предположили, что, собрав образцы снега из медвежьих следов, можно выделить из них достаточно ДНК, чтобы по ней определить пол и индивидуальную принадлежность особи.
Чтобы проверить эту идею, фон Дюк и его коллеги взяли образцы снега с тринадцати свежих следовых дорожек, оставленных белыми медведями на суше и ледовом припае у двух прибрежных деревень на севере Аляски (на каждой дорожке сбор проб осуществлялся с десяти отдельных отпечатков лап). При этом во время работ исследователи передвигались на снегоходах и не контактировали с медведями, благодаря чему удалось полностью исключить беспокойство этих хищников. Проанализировав собранный материал, авторы обнаружили митохондриальную ДНК белых медведей в образцах, собранных на одиннадцати дорожках из тринадцати. При этом в пробах с шести дорожек содержалось достаточно ядерной ДНК, чтобы провести генотипирование и определить индивидуальную принадлежность и пол особей. В результате выяснилось, что шесть следовых дорожек принадлежали одной самке и пяти разным самцам. При этом в контрольных пробах, которые были собраны за пределами отпечатков лап, медвежьего генетического материала не оказалось.
Результаты исследования демонстрируют, что генетический анализ снега из следов белых медведей позволяет почти в половине случаев установить индивидуальную принадлежность и пол особи, которая их оставила. Это сравнимо с результатами, которые зоологи получают при анализе шерсти и фекалий этих хищников. Таким образом, анализ экзогенной ДНК из следов белых медведей на снегу может стать эффективным методом, с помощью которого будут исследовать перемещения и поведение представителей данного вида. Этот подход позволяет собрать много материала (поскольку медвежьи следы встречаются в Арктике часто), дешев и не опасен для животных.
Из-за антропогенных изменений климата морской лед в Арктике тает все раньше и устанавливается все позже. В результате период, в течение которого белые медведи не могут охотиться и вынуждены голодать, теперь длится намного дольше, чем несколько десятилетий назад. В будущем ситуация только ухудшится. По оценкам зоологов, из-за нехватки морского льда к 2100 году большинство популяций белых медведей вымрут или окажутся на грани вымирания.
Исследователи сами ловили термитов с помощью палочек
Антропологи из Великобритании и США несколько лет пробовали ловить термитов в долине Исса с помощью палочек, как это делают шимпанзе, и обнаружили, что доступность насекомых для ловли связана с сезонностью и их расселением. Термиты начинают расселяться с началом сезона дождей — и именно тогда становятся наиболее уязвимы для обезьян и других хищников. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Ecology and Evolution. В 1960 году ученые обнаружили, что шимпанзе используют орудия, сделанные из растений, чтобы доставать термитов из их гнезд. В дальнейшем это поведение широко исследовалось: выяснилось, например, что одни шимпанзе ловят термитов круглый год, а другие — только в определенные сезоны. Также оказалось, что обезьяны из разных сообществ используют разные инструменты, а техника ловли иногда различается. Например, шимпанзе в Гуалуго (Республика Конго) используют несколько разных инструментов и меняют их в зависимости от условий — вероятно, именно поэтому им и удается иметь постоянный доступ к термитам. Однако важную роль играют экология и поведение самих насекомых: в зависимости от сезона ловить их может быть сложнее или легче. Джейн Гудолл, которая впервые наблюдала за тем, как шимпанзе ловят термитов, писала о том, что возможности обезьян зависят от сезонности расселения термитов: в начале сезона дождей репродуктивные особи вылетают из гнезда и расселяются. В это время они сосредотачиваются вблизи выходных отверстий термитников и становятся более уязвимыми. Однако это полевое наблюдение не проверялось экспериментально. Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Университетского колледжа Лондона под руководством Вики Олзе (Vicky M. Oelze) около пяти лет посещали 14 термитников в долине Исса в Танзании и отслеживали, от каких факторов зависит успешность ловли термитов. С 2018 по 2022 год экспериментаторы приходили к термитниками примерно дважды в неделю и пробовали ловить термитов так, как это обычно делают шимпанзе. Они использовали палки, подобные тем, что используют обезьяны. Чтобы фиксировать, когда термиты вылетают из гнезд для размножения, и наблюдать за хищниками, которые охотятся на них днем и ночью, ученые установили видеокамеры, реагирующие на движение. Также они непрерывно собирали метеорологические данные (об осадках, атмосферном давлении, температуре, скорости ветра и относительной влажности), чтобы выяснить, как начало расселения термитов зависит от погодных условий. С 2018 по 2022 год ученые провели около двух тысяч испытаний по ловле термитов, 363 из которых оказались успешными. Только из одного гнезда ученым не удалось достать термитов ни разу за все исследование. Число термитов в выходных отверстиях термитников увеличивалось в начале сезона дождей — и тогда успешных попыток ловли становилось больше. Когда осадков накапливалось около 200 миллиметров, ловить термитов становилось все сложнее — доля успешных попыток падала. Также ученые обнаружили 19 видов хищников, посещающих термитники. Чаще всего это были шимпанзе, но кроме них — другие приматы, птицы, вараны, мангусты, африканские циветы и другие. Иногда особи двух или более видов встречались у термитника — и кому-то приходилось уйти. Все это согласуется с результатами недавнего исследования, которое обнаружило, что шимпанзе в долине Исса чаще ловят термитов в конце сухого сезона и в начале сезона дождей (в той работе не изучали изменчивость поведения самих термитов). В отличие от сообществ шимпанзе, которые ловят термитов постоянно, здесь сезонность действительно должна играть большую роль по нескольким причинам: в лесах миомбо долины Исса термитники более твердые (даже в сезон дождей), а шимпанзе используют лишь один вид инструментов для ловли. Дополнительно исследователи отметили, что, вероятно, экспериментаторы были не так хороши в ловле термитов, как шимпанзе. Ученые планируют изучить видеозаписи с камер, на которых обезьяны сами ловят термитов. Это поможет лучше понять, как шимпанзе долины Исса меняют свое поведение в зависимости от сезона и поведения их жертв. Шимпанзе из разных сообществ на самом деле по-разному подходят к ловле. Отличаются не только инструменты, но и последовательности совершаемых действий. Некоторые исследователи полагают, что такие различия могут быть культурными, однако чтобы это подтвердить, необходимы многолетние наблюдения.
