Понимание того, как птицы реагируют на изменение климата, является важнейшей областью исследований, которую Элизабет Дерриберри, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета, и ее коллеги стремятся понять, в том числе возросшую распространенность и интенсивность тепловых волн. В новом исследовании, опубликованном онлайн в журнале Molecular Ecology, исследователи изучили, как жара влияет на поведение и физиологию зябликов-зебр.

"Большая часть того, что мы знаем о поведенческих и физиологических эффектах тепла, исходит от водных организмов или наземных холоднокровных животных, но тепловые волны могут стать реальной проблемой и для наземных птиц и млекопитающих, особенно если тепло влияет на критические компоненты их репродуктивного поведения и физиологии", - сказала Сара Липшутц, ассистент профессор Чикагского университета Лойолы, бывший аспирант Калифорнийского университета и первый автор публикации. "Мы хотели понять, как это происходит, в качестве первого шага к пониманию того, как справиться с этими проблемами".

Тепловые волны могут быть смертельными для теплокровных животных, но поведенческие и физиологические эффекты отсутствуют в недавних громких исследованиях по изменению климата. Исследователи хотели узнать о субсмертных последствиях жары, которые не убивают животных, но все же могут повлиять на их способность адаптироваться и процветать при изменении климата.

Липшутц и его коллеги подвергли зебровых вьюрков четырехчасовому испытанию на жаре, аналогичному тому, что могут испытывать дикие птицы во время полуденной жары в летний день. Зебровые вьюрки были выбраны для исследования, потому что эти певчие птицы испытывают экстремальные колебания температуры в своей родной Австралии.

Команда измерила влияние тепла на терморегуляторное поведение и специально изучила, как тепло изменяет активность генов в тканях, которые имеют решающее значение для размножения — семенниках, которые контролируют фертильность, и части мозга, которая регулирует пение, что является важным поведением для привлечения партнера у птиц. Они обнаружили, что тепло изменяет активность сотен генов в яичках, но меньше в головном мозге, предполагая, что мозг может быть менее чувствительным к экстремальным температурам.

"В то же время мы обнаружили доказательства того, что передача сигналов, связанных с дофамином, была затронута в мозге, а это означает, что даже субсмертная жара может изменить способность птицы к размножению через изменения в мотивационных цепях для производства песен", - сказал Липшутц. "Если они не умеют петь или поют хорошо, они не будут размножаться".

За последние несколько десятилетий популяция птиц резко сократилась, и самцам певчих птиц необходимо петь, чтобы привлечь самку. В сочетании с предыдущими исследованиями, показывающими, что птицы меньше поют во время жары, этот проект раскрывает потенциальные глубинные механизмы, с помощью которых жара может способствовать сокращению популяции птиц.

"Это действительно тройной удар", - сказал Дерриберри, автор-корреспондент издания. "Жара влияет не только на их мозг, но и, по-видимому, влияет на генные сети яичек, связанные с самообслуживанием и производством спермы. Таким образом, потенциально снижается мотивация к пению, снижается функция гонад и увеличиваются инвестиции в самообслуживание, и все это может помешать успешному размножению".

Исследование также дало некоторые обнадеживающие сведения о птицах и их способности справляться с угрозой изменения климата. Самцы, которые чаще задыхались во время течки, проявляли более ограниченное влияние на активность генов в головном мозге и яичках.

"Долгое время исследователи полагали, что гибкость поведения может быть ключом к способности животных справляться с новыми экологическими проблемами", - сказала Кимберли Розвалл, доцент кафедры биологии в Блумингтонском университете, чья лаборатория курировала геномную часть этого проекта. "Мы увидели, что некоторые люди лучше использовали поведенческую терморегуляцию, чтобы рассеять физиологические эффекты тепла. Если животные способны корректировать свое поведение или если поведение может эволюционировать, чтобы идти в ногу с изменением климата, птицы могут быть способны адаптироваться".

По словам Липшутца, полученные результаты также имеют важное значение для полового отбора в условиях потепления в мире.

"Некоторые особи или даже некоторые виды могут хорошо работать при экстремальных температурах", - сказала она. "Это может повлиять как на то, как развивается тепловая устойчивость, так и на то, как развивается поведение".

ИСТОЧНИК