В пустыне, опалённой изменением климата, норные животные справляются лучше птиц

В засушливой пустыне Мохаве мелкие норные млекопитающие, такие как кактусовая мышь, кенгуровая крыса и белохвостая антилоповая белка, переносят вызванные изменением климата более жаркие и сухие условия гораздо лучше, чем их крылатые соседи. К такому выводу пришло новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science.

За последнее столетие изменение климата неуклонно повышало и без того палящие летние температуры в Мохаве, и эта жара сказалась на птицах пустыни. Исследователи зафиксировали коллапс популяций птиц в регионе, вероятно, вызванный неспособностью многих видов выдерживать новые, более высокие температуры.

Однако та же команда, которая задокументировала сокращение численности птиц, теперь обнаружила, что популяции мелких млекопитающих в пустыне оставались относительно стабильными с начала XX века.

Используя компьютерные модели для имитации реакции птиц и млекопитающих на жару, исследователи показали, что устойчивость мелких млекопитающих, вероятно, связана с их способностью укрываться от солнца в подземных норах и склонностью быть более активными ночью. В результате такого поведения «затраты на охлаждение» у мелких млекопитающих значительно ниже, чем у птиц, у которых меньше возможностей спастись от пустынной жары и которым требуется дополнительная вода для поддержания здоровой температуры тела.

«Учёные склонны предполагать, что большинство видов в регионе испытывают одинаковое воздействие изменений температуры или осадков и реагируют одинаково. Но теперь мы обнаруживаем, что у животных есть разнообразные стратегии для снижения воздействия убийственно жарких и сухих условий», — сказал старший автор исследования Стивен Бейссингер, профессор Калифорнийского университета в Беркли. — «Эти различия должны быть наиболее заметны в суровой среде, такой как пустыня, где жизнь действительно на грани».

Прошлое и настоящее Мохаве

Исследование является частью проекта Калифорнийского университета в Беркли «Повторные исследования Грайннелла» (Grinnell Resurvey Project), целью которого является повторное посещение и документирование дикой природы на участках в Калифорнии, впервые изученных биологом Джозефом Грайннеллом и его коллегами в период с 1904 по 1940 год. Подробные полевые заметки Грайннелла дали современным биологам представление об экологии прошлого, позволив задокументировать влияние изменения климата на дикую природу по всему штату.

В последние годы проект сосредоточился на экологических изменениях в пустыне Мохаве. В целом пустыня за последнее столетие столкнулась с повышением средней температуры примерно на 2 °C (3,6 °F) и уменьшением количества осадков на 10–20%.

«Виды пустыни считались относительно неуязвимыми к потеплению климата, но многие из них уже находятся на пределе или около предела своей термо- и аридотолерантности. У каждого вида также разная степень устойчивости», — сказала соавтор исследования Лори Харгроув, эколог из Музея естественной истории Сан-Диего.

Используя статистические модели, учитывающие различия в методах и обнаружении между временами Грайннелла и сегодняшним днём, команда напрямую сравнила разнообразие и распространённость видов между началом XX века и сейчас. Выводы нового исследования основаны на многодневных обследованиях 34 видов мелких млекопитающих на 90 участках и 135 видов птиц на 61 участке, расположенных в основном на охраняемых землях и в национальных парках пустыни Мохаве.

В 2018 году команда сообщила, что популяции птиц резко сократились: на 61 участке в среднем исчезло 43% видов, обитавших там век назад. Однако, согласно новым данным отлова, популяции мелких млекопитающих с тех пор существенно не изменились.

«Млекопитающие показали такую замечательную стабильность. Действительно интересно, что в одном и том же регионе, при одном и том же уровне изменения климата, эти два очень похожих таксона отреагировали на происходящие изменения совершенно по-разному», — сказал Бейссингер.

Создание «виртуального» животного

В качестве постдока в Калифорнийском университете в Беркли ведущий автор Эрик Ридделл построил компьютерные модели 49 пустынных птиц, чтобы рассчитать температуру тела и потребности в охлаждении каждого вида в различных условиях пустыни. Птицы, для которых модель предсказывала наибольшее увеличение затрат на охлаждение, также показали наибольшие потери в полевых исследованиях — особенно крупные птицы и те, что питаются насекомыми или животными.

Для нового исследования Ридделл построил дополнительные физиологические модели, на этот раз для мелких млекопитающих пустыни.

«Симуляции оценивают тепловую нагрузку, которую испытывают животные, а затем вычисляют, сколько тепла им нужно получить или потерять, чтобы поддерживать стабильную температуру тела», — пояснил Ридделл.

Для мелких млекопитающих Ридделл также исследовал, как быстро тепло может передаваться через их мех. Чтобы рассчитать это, он использовал образцы, хранящиеся в Музее позвоночных животных, измеряя их теплопроводность.

«Теплопроводность — это, по сути, то, насколько быстро что-то передаёт тепло в окружающую среду. Крупное пушистое млекопитающее может передавать тепло очень медленно, тогда как животное с очень редкой или короткой шерстью, например, суслик, может передавать его быстро», — сказал он.

Согласно моделям, затраты на охлаждение были в среднем примерно в 3,3 раза выше для птиц, чем для мелких млекопитающих. Более высокие температуры, связанные с изменением климата, увеличили затраты на охлаждение на 58% для птиц, но только на 17% для млекопитающих. Это во многом связано с тем, что мелкие млекопитающие могут прятаться в подземных норах в самые жаркие части дня.

«Многое из различий в затратах на охлаждение связано с тем, что мы называем различиями в микросреде обитания. Мелкие млекопитающие могут уйти под землю, где намного прохладнее, и они не подвергаются воздействию прямого солнечного света, который нагревает тела птиц», — сказал Бейссингер. — «Эти микрогеографические вариации в их воздействии имеют большое значение, и их необходимо учитывать, когда мы думаем о том, как изменение климата повлияет на отдельные виды».

«Это исследование заставило меня понять, насколько сложно на самом деле предсказать последствия изменения климата», — сказал Ридделл. — «Речь идёт не только о том, где ландшафт нагревается, а где нет. Это действительно сложный процесс, который затрагивает многие аспекты биологии организма, включая его физиологию, поведение, эволюцию — всё взаимосвязано. Чтобы понять это, необходим действительно комплексный подход».