Как красные крабы острова Рождества говорят за тропики

Ежегодно сухопутный красный краб острова Рождества совершает трудное и удивительно точное путешествие из своих земляных нор к берегам Индийского океана для спаривания и откладки яиц.

Миллионы этих крабов, обитающих на австралийских территориях острова Рождества и Кокосовых островах, начинают движение по острову, когда в ноябре начинаются дожди. После двухнедельного пути к морю самец обустраивает и защищает брачную нору для себя и самки, где она будет вынашивать кладку ещё две недели. До утра перед приливом, предшествующим новолунию в декабре, самки должны выйти, чтобы выпустить миллионы яиц в океан. Месяц спустя следующее поколение крабов выходит на берег.

Однако, согласно исследованию Принстонского университета, отсутствие дождей может задержать или полностью отменить этот тщательный процесс. Это может помочь учёным понять последствия изменения климата для миллионов мигрирующих животных в тропических зонах Земли.

Исследователи сообщают в журнале Global Change Biology, что репродуктивный цикл крабов тесно коррелировал с количеством и временем выпадения осадков. В более широком смысле эти данные свидетельствуют о том, что нерегулярные осадки могут быть губительны для животных, мигрирующих в соответствии с сезонным циклом засухи и дождей, характерным для тропиков. Если колебания количества осадков станут более экстремальными и частыми из-за изменения климата, то многие животные окажутся под угрозой — не только сами мигранты, но и виды, которые от них зависят.

Ведущий автор Эллисон Шоу, проводившая работу в качестве докторанта Принстона по экологии и эволюционной биологии, пояснила, что понимание учёными возможного влияния потепления на миграцию животных основано в основном на исследованиях существ, мигрирующих в ответ на смену лета и зимы в Европе и Северной Америке. Однако для тропических видов, таких как красный краб или африканские гну и газели, регулярные перемещения в поисках безопасности, пищи и размножения определяются влажными и сухими сезонами. При этом то, как повлияет на этих животных ожидаемая нерегулярность осадков, плохо изучено.

«Потенциально существует предвзятость в том, как изучаются мигрирующие виды, и этот конкретный вид представляет два недостаточно документированных аспекта: виды, которые мигрируют, потому что должны размножаться в определённой области, и виды, мигрирующие в ответ на осадки», — сказала Шоу.

Шоу и её соавтор Кэтрин Келли, профессор океанографии Вашингтонского университета, получили данные о миграции за 36 лет в период с 1919 по 1939 и с 1976 по 2011 годы. Они предсказали дату вылупления яиц для каждого года и сравнили более поздние данные с фактическими измерениями осадков с 1973 по 2011 год. За исключением трёх лет, крабы не начинали своё репродуктивное путешествие, если не выпадало по крайней мере 22 миллиметра (0,87 дюйма) осадков. Слабый или поздний сезон дождей мог сдвинуть их путешествие на месяцы — например, в 1989 году засушливый ноябрь и сильные дожди в конце декабря удерживали крабов в норах до начала января. В особенно засушливый сезон 1997 года крабы вообще не мигрировали и не спаривались. Виновником был сильный Эль-Ниньо — климатический паттерн тёплой воды, создающий засушливые условия в Индийском океане. Ожидается, что частота возникновения Эль-Ниньо будет увеличиваться по мере потепления планеты.

«Мы знаем, что 1997 год был очень сильным событием Эль-Ниньо, и мы можем прогнозировать изменения в моделях миграции, используя климатические модели, которые предполагают, что частота Эль-Ниньо потенциально увеличится в будущем», — сказала Шоу. — «Таким образом, такие годы могут стать более частыми. Если реакция крабов — не мигрировать в годы Эль-Ниньо, это станет очень большой проблемой».

Изменение климата может стать особой проблемой для видов, таких как красные крабы или морские черепахи, которые мигрируют в определённые места для размножения, отметила Шоу. Эти животные не живут и не размножаются в одной экосистеме, поэтому любое препятствие между двумя локациями угрожает их выживанию как вида.

«Если они не мигрируют, они не могут размножаться», — сказала Шоу. — «Это верно для части мигрирующих видов, которые должны размножаться в специализированной зоне, но проводят большую часть взрослой жизни в другой. Они полагаются на миграцию, чтобы перемещаться между двумя необходимыми им областями».

Перемещение маленьких красных крабов приносит пользу не только самому виду, сказала Шоу. Мигрирующие животные играют роль в экосистемах на всей территории, которую они пересекают. Например, китовые акулы мигрируют к острову Рождества, чтобы полакомиться личинками красных крабов. Путешествуя к побережью и обратно, крабы поедают растения и молодые деревца, что предотвращает зарастание острова.

«Мигрирующие виды по определению путешествуют либо на большие расстояния, либо пересекают разные экосистемы», — сказала Шоу. — «Крабы мигрируют из наземных районов, чтобы отложить яйца в морской среде. Поскольку они пересекают эти экосистемы, они потенциально могут влиять не только на морскую среду и такие виды, как китовые акулы, но и на наземные виды и лесную динамику. Если убрать мигрирующие виды, можно потенциально затронуть множество экосистем».

Дэвид Симс, возглавляющий группу по поведенческой экологии в Морской биологической ассоциации Англии, сказал, что большинство исследований изменения климата касаются видов умеренного пояса, потому что последствия изменения климата часто были более очевидны за пределами тропиков.

«Я подозреваю, что большинство исследований проводилось на видах умеренного пояса, потому что долгосрочные наборы данных, необходимые для поддержки надёжного анализа, более доступны для видов в этих регионах», — сказал Симс. — «Кроме того, некоторые из самых больших изменений температуры моря, зарегистрированных в мире, наблюдались в умеренных регионах, таких как Северное море, поэтому биологические сигналы были более чёткими».

Работа Шоу и Келли может помочь заложить основу для применения исследований видов умеренного пояса к их собратьям вдоль экватора, сказал Симс.

«В документе хорошо показано, что время миграции тропических видов, возможно, более похоже на реакции видов умеренного пояса, чем считалось ранее», — сказал Симс. — «В целом кажется, что миграции эктотермических [холоднокровных] видов [таких как красные крабы] коррелируют с изменениями температуры окружающей среды, однако картина для отдельных видов может быть сложной».

Шоу, получившая докторскую степень в Принстоне в 2012 году, начала исследование в университете, планируя поездку на остров Рождества. Её исследование сосредоточено на моделировании миграционных моделей и определении причин миграции животных. Её интерес к красным крабам начался в 2008 году, когда в качестве докторанта Принстона, финансируемого Национальным географическим обществом/Программой грантов Waitt, Шоу изучала, как размер, пол и другие факторы влияют на миграцию красного краба. Она использовала глобальные климатические данные, чтобы запланировать второй визит в 2009 году на время миграции крабов, но сначала была разочарована, когда один только климат не позволял точно предсказать движение крабов. Прочитав больше об изменении климата и миграции, Шоу поняла, что её вывод о том, что климат в целом влияет на миграцию через осадки, ценен.

«В процессе изучения этого вопроса о времени мы смогли связать модели миграции с осадками, а осадки — с Эль-Ниньо и глобальными климатическими моделями», — сказала Шоу. — «Я поняла, что, если взглянуть под другим углом, анализ, который мы провели на крабах, был весьма ценным — он продемонстрировал связь между климатом и миграцией через осадки, что не было сделано для многих видов».