Ученые измерили энергетические затраты миграционного образа жизни у свободно летающих певчих птиц

Исследование Института поведения животных Общества Макса Планка (MPI-AB) показало, что миграция в теплый климат не экономит энергию птиц. Ученые впервые непрерывно в течение всего зимнего периода измерили физиологию свободно летающих птиц, имплантировав миниатюрные датчики диким черным дроздам. Датчики каждые 30 минут регистрировали частоту сердечных сокращений и температуру тела с осени до следующей весны.

Результаты, опубликованные 18 сентября в журнале Nature Ecology & Evolution, раскрывают истинные энергетические затраты мигрантов и оседлых птиц и показывают ранее неизвестный механизм экономии энергии перед миграцией.

«Мы не ожидали обнаружить, что у птиц нет общего энергетического преимущества от побега от холодных зим, — говорит первый автор исследования Нилс Линек из MPI-AB. — Это было давним учебным допущением, но наши данные показали, что эта экономия не складывается. Энергетика миграции оказалась гораздо сложнее и интереснее, чем предсказывала теория».

В новом исследовании ученые из MPI-AB и Йельского университета развернули сенсоры для измерения энергозатрат дроздов за полный годовой цикл и сопоставили физиологические данные с моделями для расчета прогнозируемых затрат на терморегуляцию.

Данные сенсоров показали, что мигрирующие дрозды значительно экономили энергию в подготовке к миграции, снижая метаболизм за три недели до отлета. «Они, по сути, понижают свой внутренний термостат, чтобы сэкономить энергию для предстоящего путешествия», — объясняет Линек.

Однако, находясь в более теплых зимовочных районах, мигранты не снижали общие суточные энергозатраты. «Это было неожиданно, — говорит соавтор Скотт Янко из Йельского центра биоразнообразия и глобальных изменений. — Наше энергетическое моделирование предсказывало, что миграция должна создавать энергетический профицит из-за значительно сниженных затрат на обогрев».

Куда же делся этот теоретический энергетический профицит? «Мы можем только строить гипотезы, — говорит Линек. — Возможно, существуют другие физиологические адаптации или скрытые затраты, с которыми сталкиваются мигранты на зимовках. Это может быть поддержание бдительности в новой среде, иммунные функции или неизвестные стрессоры».

Исследователи работали с черными дроздами в южной Германии. Эта популяция «частично перелетная»: одни особи мигрируют на юг (например, в Испанию и Францию), а другие остаются оседлыми в более холодных районах размножения.

Ученые хирургически имплантировали миниатюрные датчики сердца и температуры тела 120 диким птицам. Устройства записывали данные каждые 30 минут с сентября по май. Команда также отслеживала птиц с помощью радиопередатчиков, чтобы фиксировать отлет мигрантов в сентябре и их возвращение в марте-апреле. Было проанализировано около 1 миллиона точек данных для сравнения физиологических показателей мигрантов и резидентов.

«Физиологические данные позволили нам с невероятной детальностью увидеть, как птицы осуществляют и переживают миграцию — от самого перелета до восстановления после него и их жизни зимой», — говорит соавтор Тамара Фолькмер, аспирант MPI-AB.

Результаты исследования показывают, что риски и трудности миграции не компенсируются экономией энергии в теплом климате. Это ставит новые вопросы об эволюционных движущих силах миграции в целом. «Это может иметь значение для нашего понимания миграции и ее механизмов у разных видов птиц», — отмечает Линек.

Авторы также указывают на значение работы для прогнозирования реакции видов на изменение климата. «Понимание физиологических основ миграции означает, что мы можем лучше прогнозировать, какие виды могут адаптироваться, изменить миграционные паттерны или столкнуться с большими рисками по мере потепления климата», — заключает старший автор исследования Йеско Партеке, руководитель группы в MPI-AB.