Как самцы стрекоз адаптируют окраску крыльев к температуре
Новое исследование Университета Кейс Вестерн Резерв показывает, как стрекозы могут адаптировать окраску крыльев к температурным различиям. Это может объяснить вариации окраски у других животных — от львов до птиц.
Кроме того, результаты могут дать эволюционным биологам подсказки о том, могут ли растущие глобальные температуры негативно повлиять на некоторые виды.
Выпускник-биолог Майкл Мур и доцент биологии Райан Мартин опубликовали свои выводы в журнале Ecology Letters.
"Люди давно знали о вариациях в окраске крыльев стрекоз, но мы показываем в этой работе упускаемый из виду экологический фактор — как температура влияет на окраску", — сказал Мартин. "Это может также определять некоторые действительно крутые экстравагантные черты, на которые мы любим смотреть, например, окраску у птиц".
Их выводы основаны на двухлетнем исследовании, начавшемся с догадки о том, чем окраска крыльев у самцов стрекоз Blue Dasher на западе США отличается от их собратьев в северо-восточном Огайо.
Они проанализировали огромное количество фотографий стрекоз, собранных гражданскими учеными на сайте iNaturalist.org, а затем с помощью аспиранта Иулиана Гергеля сопоставили эту информацию с погодными данными.
"Я просмотрел 600 фотографий с дивана, чтобы начать это исследование, — сказал Мур. — После этого оставалось только сопоставить их с соответствующими экологическими и погодными данными. Оказалось, что самцы в самых жарких частях Северной Америки имеют гораздо менее красочные крылья, и мы хотели понять, почему".
"Тяжелая атлетика" стрекоз и другие эксперименты
Но исследование действительно взлетело летом 2017 года на ферме Университета Кейс Вестерн Резерв в Хантинг-Вэлли, Огайо, где Мур и ученица старшей школы Hathaway Brown Кассандра Лис ловили самцов стрекоз, сражавшихся за защиту своих территорий вокруг пруда.
В серии экспериментов они пометили тело каждого самца цветными точками для индивидуальной идентификации, окрасили крылья некоторых из них темным маркером и провели для разных групп тест на "поднятие тяжестей", чтобы измерить их силу.
Вывод: стрекозы с более темными крыльями поглощали больше тепла от солнца, подобно тому, как это происходит с нами, когда мы носим темную рубашку в солнечный день. Это простое действие заставляло мышцы этих холоднокровных стрекоз быстрее нагреваться, становиться сильнее и успешнее защищать свою территорию или завоевывать самок.
Выводы могут распространиться на другие виды
"Однако дальнейшие тесты показали, что при слишком высоких температурах более темные крылья вызывали перегрев стрекоз и ухудшали их полет", — сказал Мур.
"Эти результаты позволяют предположить, что такой плохой полет затем заставляет перегретых самцов проигрывать территориальные бои и терять партнерш, что, в свою очередь, может быть причиной того, почему самцы в самых теплых частях Северной Америки адаптировались к производству менее красочных крыльев".
Три основных вывода исследования:
- Наблюдения за стрекозами могут помочь ученым объяснить, как схожие черты эволюционировали в животном мире по всему земному шару. "Мы знаем, например, что самцы львов с темными гривами склонны больше перегреваться, что повлияло на эволюцию размера и темноты гривы в Африке и Азии", — сказал Мур, ссылаясь на предыдущие научные исследования. — "И если это происходит у стрекоз и львов, двух видов, разделенных сотнями миллионов лет эволюции, вполне возможно, что это довольно распространенная закономерность".
- Стрекозы с темной окраской — и другие животные — могут начать перегреваться по мере дальнейшего роста глобальных температур, если они не смогут адаптироваться достаточно быстро. Или, если они адаптируются, то могут сделать это, потеряв свою характерную окраску.
- Поскольку разные виды стрекоз, как и многие виды животных, спариваются, ориентируясь на внешний вид, адаптация к росту глобальных температур может привести к увеличению межвидового скрещивания из-за путаницы в окраске.