Колония атлантических тупиков на Шпицбергене пришла в упадок на фоне потепления

После 1910 года с началом потепления климата в Арктике атлантические тупики подвида Fratercula arctica naumanni стали покидать Шпицберген и основали гибридную колонию с тупиками подвида Fratercula arctica arctica на острове Медвежий. При этом их шпицбергенская колония пришла в упадок: генетическое разнообразие в ней сократилось, а случаи инбридинга стали происходить чаще. Возможно, это первое геномное доказательство создания гибридной популяции из-за сдвига ареала подвида на юг. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Science Advances.

Из-за глобального потепления ареалы многих видов животных смещаются в направлении от экватора к полюсам. Самые быстрые темпы потепления на планете наблюдаются в Арктике, и это может привести к наиболее активной меж- и внутривидовой гибридизации в этом регионе. Эволюционные последствия гибридизации неоднозначны: она может как усиливать приспособленность местных популяций к изменению климатических условий, так и препятствовать ей. Пока что однозначные примеры недавней гибридизации в Арктике остаются немногочисленными (как случай скрещивания белых медведей и гризли на территории Канады) и малоизученными.

Ученые под руководством Оливера Керстена (Oliver Kersten) из Университета Осло исследовали колонию атлантического тупика (Fratercula arctica) на Медвежьем острове (Норвегия). Она состоит из более крупных особей подвида Fratercula arctica naumanni (изначально обитающих в высоких арктических широтах — на архипелаге Шпицберген и северо-западе Гренландии) и более мелких особей подвида Fratercula arctica arctica (обитателей южной части Арктики — Норвегии, Исландии и Фарерских островов). Считается, что эти подвиды разделились около 100 тысяч лет назад из-за климатических колебаний в Плейстоцене.

Авторы отобрали образцы крови, перьев и тканей с нижних конечностей у 18 взрослых особей тупика из трех колоний: на Шпицбергене (Fratercula arctica naumanni), на острове Рёст (Fratercula arctica arctica) и на острове Медвежий (гибридная колония). Образцы собрали в 2012-1018 годах и провели их полное геномное секвенирование. Затем ученые сравнили полученные результаты с геномами 22 взрослых особей, обитавших на тех же островах в 1860-1910 годах. Таким образом удалось реконструировать демографическую историю двух подвидов тупика и определить хронологию их сближения.

Оказалось, что слияние популяций двух подвидов началось всего шесть поколений назад, после 1910 года, и по времени совпало с началом потепления климата в Арктике. Причем, если обычно животные испытывают в таких случаях тепловой стресс и перемещаются севернее, то с атлантическим тупиком вышло наоборот: особи подвида naumanni начали покидать Шпицберген и переселяться южнее на Медвежий остров. Авторы связали это с тем, что потепление морской воды на 1,5 градуса Цельсия в высоких широтах привело к упадку кормовой базы тупиков — численность сельди годовалого возраста, важной для выкорма птенцов, на западе Баренцева моря снизилась. Ученые отметили, что колонию на Шпицбергене эти процессы привели к снижению жизнеспособности: генетическое разнообразие в ней сократилось, а инбридинг (близкородственное скрещивание) — напротив, усилился. По словам авторов исследования, им удалось получить первые в истории геномные доказательства создания гибридной популяции двух подвидов, вызванной сдвигом ареала на юг.

Смещение ареалов и гибридизация — не единственные последствия глобального потепления для животных. Недавно ученые обнаружили, что тепловой стресс привел к укорачиванию теломер у самок живородящих ящериц, населяющих горы на юге Франции. В результате их детеныши также стали появляться на свет с более короткими теломерами, что снизило их выживаемость и привело к вымиранию целых популяций.