Экстремальная температурная устойчивость кочевых муравьев может показать, как популяции животных отреагируют на изменение климата

Исследователи из Университета Дрекселя изучили колонии кочевых муравьев (Eciton burchellii parvispinum), чтобы проверить, как распространение в разных местах обитания влияет на их устойчивость к экстремально низким и высоким температурам. Они обнаружили, что температурная устойчивость колоний различалась в зависимости от высотной зоны. Однако, что особенно важно, значительные различия в термоустойчивости между колониями существовали и внутри схожих зон. Это заставило команду предположить, что локальная адаптация к температурам — не единственный фактор, влияющий на различия в термофизиологии.

«Изучение того, как животные способны переносить экстремально высокие и низкие температуры, может пролить свет на то, как изменение климата может повлиять на поведение и экологию животных», — сказал Шон О’Доннелл, доктор философии, биолог и профессор Колледжа искусств и наук Дрекселя. — Эти муравьи уникально подвержены температурным условиям своей среды обитания, потому что во время фуражировки они постоянно находятся в окружающих условиях, тогда как другие муравьи проводят большую часть своей деятельности под землей, что буферизует их от температуры».

Команда отобрала колонии на северо-западе Коста-Рики в широком диапазоне высот, учитывая размер тела и географию.

«Мы сравнили среднюю термоустойчивость колоний между низкогорной и высокогорной зонами, чтобы оценить, связана ли физиология работоспособности колоний с локальным термическим климатом, и проверили, были ли значительные различия между колониями очевидны после учета размера тела и высоты», — сказала соавтор исследования Кейтлин Бодие, доцент Университета Южного Миссисипи.

О’Доннелл и Бодие, бывшая аспирантка Дрекселя, обнаружили в своих данных, недавно опубликованных в Ecological Entomology, три важные закономерности:

1. Колонии значительно различались по своей термоустойчивости. Как минимальная, так и максимальная температура, которую могли переносить рабочие особи, различались между колониями. Это означает, что животные социальные группы, вероятно, будут по-разному подвержены влиянию меняющегося климата.
2. Локальная адаптация к температурным условиям — лишь часть головоломки. Колонии из более прохладных высокогорных участков были более чувствительны к высоким температурам и более устойчивы к низким.
3. Внутри колоний устойчивость к низким и высоким температурам не коррелировала. Это отвечает на важный открытый вопрос в исследованиях термической биологии: это предполагает, что механизмы, влияющие на способность переносить экстремально жаркие условия, отличаются от механизмов устойчивости к экстремальному холоду.

«Эта работа расширяет наше понимание того, как термическая работоспособность варьируется на разных уровнях биологической организации — от отдельных муравьев до целых колоний», — сказала Бодие.

Команда отмечает, что помимо физиологических характеристик, делающих этих муравьев хорошей моделью для изучения, их колонии экологически важны для функционирования лесов, в которых они обитают.

«Колония кочевых муравьев функционирует как единое целое и сравнима с более крупными хищными животными, такими как ягуар или гарпия, — но вместо одного животного она состоит из сотен тысяч особей, которые действительно термочувствительны, — сказал О’Доннелл. — Более крупные хищники смогут регулировать температуру своего тела, и хотя изменения климата для них не безразличны, вероятно, их реакция на термические изменения будет гораздо более сглаженной».

Физиологическая и экологическая важность колоний может сделать их хорошим индикатором для выявления ранних последствий изменения климата.

Исследователи надеются, что, изучив способность колоний кочевых муравьев переносить экстремальные температуры, они смогут связать эти данные с общим пониманием вариаций термической среды и возможного влияния изменения климата на поведение и экологию животных.

«Мы пока не знаем точно, почему это так — каковы причины этих различий между колониями в пределах одной исследовательской площадки, — сказал О’Доннелл. — Хотя часть различий объясняется локальной адаптацией к температурным условиям, мы предполагаем, что существует также генетическая основа для различий между соседними колониями».

Группа планирует продолжить свою работу, изучив генетику колоний в надежде лучше понять, почему колонии различались по способности переносить экстремальные температуры.

«Если значительные различия в термофизиологии колоний связаны с генетическими различиями, термическая среда может стимулировать эволюционные изменения в термофизиологии», — сказал О’Доннелл.