Самцы бабочек с умом подошли к выбору размера копуляционной пробки

Ученые из Венгрии шесть лет наблюдали за бабочками, чтобы выяснить, от чего зависит размер пробки, которой самцы закрывают половые пути самки после спаривания, чтобы их не оплодотворил кто-то еще. Оказалось, играет роль уровень конкуренции и плодовитость самок: чем они выше, тем больше пробка, а значит — тем сильнее самец старается увеличить вероятность своего отцовства. Исследование опубликовано в Ecology and Evolution.

Самцы некоторых животных после спаривания оставляют внутри половых путей самки пробку, которая не дает самке спариваться с другими самцами. К такому способу копулятивной охраны прибегают даже некоторые приматы. То же делают и бабочки: у многих видов встречаются небольшие внутренние пробки, но у двух семейств — Нимфалид (Nymphalidae) и Парусников (Papilionidae) — крупные образования, которые частично располагаются снаружи. Их называют сфрагисами; они закрывают копулятивное отверстие, но не мешают самкам откладывать яйца.

Недавнее исследование бабочек мнемозин (Parnassius mnemosyne) семейства парусников показало, что формы и размеры образований, запечатывающих совокупительную сумку, различаются. Ученые выделили маленькие образования в форме нитей или пробок и большие — в форме искривленного листа, помещенного поверх пробки. Большие назвали щитами и отметили, что они как раз соответствуют тому, что называют сфрагисами. Размеры образований, по всей видимости, отражают то, насколько сильно самец вкладывается в посткопулятивную охрану: маленькие пробки легко удалить, а вот сфрагисы — почти невозможно.

Теперь Адам Гор (Ádám Gór) из Университета ветеринарной медицины в Будапеште с коллегами решил выяснить, от чего зависит вклад самцов и, соотвественно, размер пробок или сфрагисов, которые они оставляют в самке. Исследователи предположили, что самцы инвестируют в охрану больше (то есть делают пробки большего размера), когда доля самцов в популяции выше — а значит выше и конкуренция. Также самцы могут больше вкладывать, когда самка крупнее, то есть — более плодовита.

Ученые в течение шести лет наблюдали за популяцией P. mnemosyne на холмистом лугу Хедьешд в Венгрии. Они отлавливали самок бабочки, помечали их и отпускали снова. У бабочек измеряли длину щита (сфрагиса), если он был — она составляла от 3,8 миллиметров до 13 — и ширину груди. Ширина груди уменьшается по мере старения особи и говорит о ее репродуктивном качестве. Также авторы измеряли ширину головы — она считается показателем размера тела насекомых, который связан с плодовитостью. С возрастом размер головы не меняется.

Всего за шесть лет авторы наблюдали 492 бабочки. В 154 случаях отлова копулятивное отверстие самки было свободно, еще в 247 случаях в нем были нитевидные или пробковидные образования, и в 356 случаях — щиты или сфрагисы. Поскольку ученые ловили одних и тех же бабочек по несколько раз, им удалось наблюдать, как защитные пробки терялись или замещались другими — это происходило намного чаще в случае небольших образований, чем в случае сфрагисов. При этом наиболее длинные сфрагисы были самыми надежными: риск потерять их был в 25–27 раз ниже, чем в случае более коротких сфрагисов. В целом крупные сфрагисы действительно работали лучше и вернее защищали самку от спариваний с новыми самцами, почти во всех случаях оставаясь с ней до конца жизни.

Вероятность получения щита была выше для самок с более широкой грудью и головой. А вот размер щита коррелировал только с шириной груди. Также шанс получить щит у самок был выше, если доля мужчин в популяции была больше, хотя исследователи точно не знают, как самцы вычисляют количество конкурентов.

В будущих исследованиях ученым предстоит определить роль других факторов, особенно меняющихся со временем: истощения резервов, старения, остаточной продолжительности жизни самцов и самок. А еще важно выяснить, в какой мере самки могут контролировать продолжительность спаривания и размер и форму пробки или сфрагиса. Если самки не могут выбирать отца будущего потомства, генетическая изменчивость страдает.

Чтобы повысить свои шансы на отцовство, самцы животных прибегают к разным причудливым стратегиям. Паутинные клещи, например, не просто охраняют незрелую самку, но и помогают ей полинять, чтобы спариться с ней как можно скорее и не позволить это сделать конкурентам.