Дикие птицы по-разному реагируют на первые длинные дни в году

Увеличение продолжительности дня в конце зимы — важный сигнал, стимулирующий репродуктивную активность многих животных. Обитающие в более мягком климате Южной Европы животные обычно начинают размножаться весной раньше, чем живущие в более холодных условиях на севере.

Учёные из Института орнитологии Общества Макса Планка и их коллеги обнаружили, что длина дня по-разному влияет на активность генов в мозге у популяций большой синицы из Центральной и Северной Европы. Это особенно важно, поскольку изменение климата привело к более тёплым температурам весной, и длина дня стала менее надёжным сигналом о приближении весны. Поскольку более тёплая весна также вызывает более раннее появление насекомых, необходимых птицам для выкармливания птенцов, птицам придётся соответствующим образом менять свои сроки размножения.

Механизм реакции у диких и одомашненных видов

Хотя исследования на одомашненных видах (грызунах, овцах, козах и перепелах) выявили гены и области мозга, участвующие в реакции организма на изменение длины дня, оставался открытым вопрос, обладают ли дикие виды такими же механизмами.

Чтобы ответить на него, учёные исследовали активность генов в мозге больших синиц из Германии и Швеции. Птиц сначала содержали в лаборатории при коротком зимнем дне, а затем — при одном длинном летнем дне. С помощью высокочувствительных методов команда установила, какие гены активировались в мозге в течение этого длинного дня.

Результат: у диких птиц запускались аналогичные генетические каскады, как и у высоко одомашненного японского перепела. Следовательно, у диких и одомашненных животных происходят одни и те же физиологические процессы.

Различия между северными и южными популяциями

Учёные обнаружили различия в реакции шведских и немецких синиц:

• Шведские птицы показали довольно сильный генетический ответ на длинный летний день.
• Немецкие птицы почти не отреагировали.

В природе шведские птицы откладывают яйца примерно на три недели позже немецких, которые живут в более южном и мягком климате.

Эти данные означают, что:

1. Птицы, размножающиеся на севере, у которых более короткий временной промежуток для выращивания потомства, должны сильнее реагировать на изменение длины дня и быстрее начинать размножение, как только пройден порог.
2. Птицы, живущие южнее, которые могут позволить себе более длительные периоды для размножения, имеют другой порог чувствительности к длине дня. Возможно, для изменения активности их генов требуется стимуляция большим количеством длинных дней и, возможно, дополнительная информация из окружающей среды, например, высокие температуры.

Важность синхронизации и уязвимость к изменению климата

Стимуляция и, следовательно, откладка яиц и вылупление птенцов в нужное время критически важны для большой синицы. Потомство должно вылупиться, когда их основной источник пищи — молодые гусеницы (маленькие, мягкие и богатые белком) — наиболее обилен.

• Если из-за более тёплых температур весна наступает раньше и пища для гусениц появляется раньше, гусеницы могут развиться слишком сильно к моменту, когда гнездо с 10 птенцами синицы имеет наибольшую потребность в питании.
• Если южные популяции реагируют на дополнительную информацию из окружающей среды, последствия потепления климата могут быть не такими серьёзными, поскольку они смогут легче адаптироваться.
• Напротив, птицы на севере могут быть более уязвимы к изменению климата, поскольку, по-видимому, в большей степени полагаются только на сигналы длины дня.

В настоящее время исследователи не уверены, являются ли различные реакции больших синиц результатом воздействия окружающей среды или эволюционной адаптацией к жизни на разных широтах.