Маленькие размеры тела летучих мышей обеспечивают баланс между затратами на полёт и теплоотдачей

Многие виды млекопитающих в холодном климате имеют крупные тела и короткие конечности для снижения теплопотерь — это правило Бергмана. Однако летучие мыши являются исключением, демонстрируя малые размеры тела как в жарких, так и в холодных регионах.

Исследователи под руководством Университета Макгилла выяснили, почему летучие мыши не соответствуют этой эколого-географической закономерности. Их работа предлагает новый метод изучения макроэкологии рукокрылых.

Энергетическая цена полёта

"Измерение энергетических затрат на терморегуляцию и передвижение у диких животных — сложная задача. У летучих мышей это усугубляется тем, что ключевые параметры, такие как скорость метаболизма и температура тела, сильно меняются при отлове особей для измерений", — поясняет Хуан Г. Рубалькаба, постдокторант Марии Склодовской-Кюри на кафедре биологии Макгилла.

"В результате мы мало знаем об энергетических процессах, определяющих эволюцию морфологии, стратегий питания и других черт, делающих летучих мышей уникальной группой млекопитающих".

Летучие мыши тратят много энергии на преодоление веса тела в полёте, что ограничивает их максимальный размер. Для проверки этой теории команда использовала модель на основе термодинамических и аэродинамических принципов. Она рассчитывает, как размер тела и площадь крыльев влияют на скорость рассеивания тепла с тела и перепонок крыльев, а также на силу сопротивления в полёте.

Оптимальное соотношение

Анализ соотношения площади поверхности крыла к массе тела почти у 300 видов летучих мышей подтвердил предсказание модели: форма тела эволюционирует к оптимальному соотношению. Большая площадь поверхности относительно массы тела увеличивает скорость теплоотдачи и, следовательно, затраты на поддержание оптимальной температуры. В то же время большая масса тела повышает стоимость полёта.

Исследование также показало, что сила отбора в сторону оптимального соотношения была относительно высока у видов из холодного климата, где затраты на терморегуляцию выше. Эти результаты предполагают, что селективные силы, направленные на снижение энергозатрат на полёт, не позволяют летучим мышам в холодных регионах увеличивать размер тела для сохранения тепла.

"Понимание факторов и процессов, движущих эволюцией организмов, критически важно для прогнозирования их реакции на изменение окружающей среды", — говорит ведущий автор исследования доктор Рубалькаба. — "Мы надеемся, что наш новый подход к расчёту энергетических потребностей летучих мышей в зависимости от климатических условий может быть применён для изучения физиологического воздействия изменения климата на все виды рукокрылых".

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.