СобакиКошкиПтицыРыбыЛошадиГрызуныАмфибииРептилииРастенияФОТОВопросы-ответы (FAQ)ОткрыткиЭнциклопедии


 

Стоимость выживания и приспособленность у животных

Некоторые свойства окружающей среды могут уменьшить успех размножения и даже вызвать гибель родителей вследствие голода, хищничества и др.; могут привести к неудаче в размножении в результате конкуренции за партнера или места для гнездования; могут не дать возможность молодняку вырасти из-за отсутствия родительской заботы, пищи или защиты от хищников.

При изучении путей, посредством которых поведенческие или морфологические признаки влияют на успех выживания или размножения, мы рассматриваем животных как системы, предназначенные благодаря естественному отбору для выполнения определенных функций. В повседневном языке словом "функция" обозначают работу, которую кому-то или чему-то предписывается выполнять. Так, функция велосипеда - перевозить человека из одного места в другое. Биолог использует слово "функция" в несколько ином смысле. Строго говоря, как мы потом увидим, функция признака - увеличивать посредством естественного отбора генетический вклад в будущие поколения.

Однако биологи используют слово функция также и в менее строгом смысле, чтобы показать роль признака в успехе выживания и размножения отдельного животного. Например, биолог мог бы сказать, что функция инкубационного поведения птиц - держать яйца теплыми до момента вылупления птенцов.  Скрытый смысл такого утверждения состоит в том, что птицы, не насиживающие соответствующим образом, имеют низкие шансы на успешное размножение, т.е. что инкубационное поведение эволюционировало посредством естественного отбора, чтобы обеспечить вылупление птенцов. Мы пользуемся такой же логикой в обычной речи, когда говорим, что функция велосипеда - перевозка людей или что велосипед предназначен для перевозки людей.

Представление, что функция инкубационного поведения - сохранять яйца теплыми - это только одно из ряда возможных. В некоторых случаях инкубационное поведение служит для затенения яиц от горячего солнца или для защиты их от хищников (Drent, 1970). Кроме того, возникает также вопрос стоимости и выгод инкубационного поведения: если выгоды подразумевают поддержание правильной температуры яиц и защиту их от хищников, то насиживающей птице приходится платить за это своей собственной уязвимостью для хищников и утратой возможности питаться в это время. К тому же существуют и другие последствия насиживания, которые могут влиять на успех выживания и размножения: яйца сохраняются сухими, и насиживающая птица удерживает за собой данную территорию.
Однако здесь мы ограничимся рассмотрением более простых способов анализа роли поведения в выживании животных.

Экспериментальный анализ стоимости выживания

Мы уже видели, что естественный отбор действует на фенотип особи и что эффективность естественного отбора в изменении природы популяции зависит от степени, в которой осуществляется генотипический контроль фенотипических признаков. Иными словами, эффективность естественного отбора зависит от генотипического влияния, которое отдельная особь может оказывать на популяцию в целом. Очевидно, что особь. которая не оставит потомков, не окажет генотипического влияния, как бы велика ни была ее способность к выживанию. Эволюционные биологи различают два аспекта стоимости, или цены, выживания. Во-первых, можно оценить стоимость выживания любой конкретной особи, как показано в гл. 24. Так, об особи с ценными для выживания признаками говорят, что она хорошо адаптирована к условиям обитания, в которых эффективно добывает пищу, избегает хищников и т.д. Во-вторых, значение признака для выживания внутри популяции зависит от того, насколько большой вклад вносит данный признак в успех размножения.

Обыкновенная чайка (Larus ridibundus), фото птицы фотография картинка
Обыкновенная чайка (Larus ridibundus)

Термин стоимость выживания сходен с термином приспособленность. Приспособленность - это мера способности генетического материала сохранять себя в процессе эволюции. Это зависит не только от способности животного к выживанию, но также и от скорости размножения и жизнеспособности потомства. В этой книге мы используем термин "стоимость выживания" в применении к выживанию особи, а термин "приспособленность" - для обозначения долговременного успеха размножения.

Оценка значения поведенческих признаков для выживания в какой-то степени конъюнктурна, поскольку мы не располагаем прямым методом измерения давления отбора в прошлом. Как мы уже видели, одной из трудностей при толковании результатов сравнительных исследований является то, что причиной различий между видами послужили события, происходившие очень давно. Однако мы можем ставить перед собой вопросы о современном давлении отбора, и один из путей делать это - проведение экспериментов.

Классическим примером такого экспериментального подхода является исследование, проведенное Тинбергеном и его коллегами (Tinbergen et al., 1962) по удалению яичной скорлупы обыкновенной чайкой Larus ridibundus. Многие птицы после вылупления птенца избавляются от пустой яичной скорлупы. Это осуществляется разнообразными способами, но обычно скорлупа либо давится и втаптывается в гнездо или поедается родителями, либо подбирается и уносится прочь (Thompson, 1942). Обыкновенная чайка подбирает скорлупу клювом, затем, пролетев некоторое расстояние, выбрасывает ее; обычно это происходит в течение нескольких часов после вылупления. Хотя удаление скорлупы занимает всего лишь несколько минут, на это время чайка оставляет гнездо незащищенным и птенцы становятся доступны хищникам. Поэтому удаление скорлупы из гнезда, очевидно, должно нести в себе значительную ценность для выживания, раз роди гели идут на такой риск.

Тинберген и его коллеги рассмотрели с различных сторон возможную пользу, которую могли получить чайки в результате удаления яичной скорлупы. Например, острые края скорлупы могут поранить птенцов, скорлупа может облепить непроклюнувшиеся яйца и заключить таким образом птенцов в ловушку, скорлупа может быть помехой для насиживания, внутренняя сторона скорлупы может стать субстратом для размножения болезнетворных организмов, а ее белизна может привлечь внимание хищников.

Результаты предварительной работы дали исследователям несколько ключей. Во-первых, обыкновенные чайки удаляют из гнезда не только яичную скорлупу, но и многие другие предметы такого же размера. даже те. которые не напоминают скорлупу ни в каком отношении, т. е. практически любые посторонние предметы. Во-вторых, эта тенденция имеет место не только во время вылупления птенцов, но также и на протяжении ряда недель до и после него. Следовательно, вряд ли эта реакция связана с ранением или болезнью только что вылупившихся птенцов. В-третьих, моевки, как мы уже видели, никогда   не  удаляют  из  гнезда   яичную скорлупу. Все вместе эти наблюдения позволяют предположить, что основная функция удаления яичной скорлупы из гнезда обыкновенной чайки - это защита от хищников посредством сохранения маскировки гнезда. Гнезда моевок недоступны для хищников, но они, по-видимому, удаляли бы яичную скорлупу, если бы она могла поранить птенцов. У обыкновенной чайки эта реакция проявляется задолго до и после вылупления птенцов, что имеет смысл для защиты от хищников, а не для поведения, непосредственно связанного со здоровьем птенцов.

Для проверки гипотезы, согласно которой удаление яичной скорлупы способствует сохранению маскировки гнезда, Тинберген и его коллеги провели серию экспериментов. Они выкладывали яйца россыпью (метрах в 20 друг от друга) на земле недалеко от колонии чаек. Это место выбрали, чтобы избежать искажения результатов, вызванного защитным поведением чаек. В некоторых экспериментах выкладываемые куриные яйца окрашивали как яйца чаек. В других случаях выкладываемые яйца чаек маскировали кусочками растений (возле некоторых клали скорлупу яиц) или окрашивали в белый цвет. После выкладывания яиц вели наблюдение из укрытия и подсчитывали число яиц, обнаруженных и унесенных типичными гнездовыми хищниками, такими, как черная ворона (Corvus corone) и серебристая чайка (Larus argentatus). Результаты показали, что нормальные куриные яйца обнаруживали гораздо чаще, чем искусственно замаскированные куриные яйца. Точно так же яйца обыкновенной чайки, окрашенные в белый цвет, оказались более уязвимыми, чем неокрашенные яйца обыкновенной чайки. Яйца с помещенной рядом яичной скорлупой также были гораздо более уязвимыми для хищников, нежели яйца, не отмеченные таким образом.

Тинберген и его коллеги обнаружили также, что черная ворона быстро приучается ассоциировать разбитую яичную скорлупу с наличием яиц. Сначала они показали, что вороны не обращают внимания на пустую яичную скорлупу, положенную отдельно. Затем они клали яичную скорлупу рядом с настоящими яйцами, и некоторые из них похищали вороны. Когда впоследствии яичную скорлупу выкладывали отдельно, вороны уделяли ей особое внимание и тщательно обследовали все поблизости. В общем, результаты экспериментов достаточно убедительно свидетельствуют о том, что наличие разбитой яичной скорлупы вблизи гнезда обыкновенной чайки делает это гнездо более уязвимым для хищников, так как в этом случае его легко заметить с воздуха. Кроме того, если гнезда легко обнаружить по разбитой яичной скорлупе, то вороны и другие хищники вскоре научаются использовать ее как ключ для поиска яиц или птенцов. Интересно, однако, что чайки не выбрасывают скорлупу немедленно, а ожидают около часа, прежде чем сделать это. Тинберген предположил, что эта отсрочка дает птенцам время обсохнуть. После этого они делаются более крепкими, лучше замаскированными, и хищнику их гораздо труднее проглотить.

Экспериментальный подход к анализу значения признаков для выживания можно комбинировать со сравнительным подходом, как, например, в исследовании функции игл у колюшек, проведенном Тинбергеном и его коллегами (Tinbergen et al., 1957). В пресных водах Европы обитают два вида колюшек - трехиглая колюшка (Gasterosteus aculeatus) и десятииглая колюшка (Pygosteus pungitius); их могут поедать окунь (Perca fluviatilis) и щука (Esox lucius). Полагают, что иглы колюшек обеспечивают им некоторую защиту от хищников, и чтобы проверить это, Тинберген и его коллеги провели эксперименты, в которых сравнивали колюшек с рыбами таких же размеров, но без колючек, такими, как гольян (Phoxinus phoxinus), плотва (Rutilus rutilus), красноперка (Scardinius erythrophthalmus) и серебряный карась (Carassius carassius).

Эксперименты, проводимые в большом аквариуме, включали наблюдения за хищным поведением окуня и щуки и реакциями жертвы. Исследователи наблюдали, что щука и окунь обычно пытаются схватить свою жертву за голову, но это им не всегда удается. Они без труда заглатывали хвостом вперед гольянов, но не могли таким способом справиться с колюшкой и обычно выплевывали ее, но тотчас же опять пытались схватить. Атакованные колюшки растопыривали колючки и старались держаться головой в сторону от хищника. Некоторым колюшкам, уже схваченным,   удавалось   вырваться,   особенно если хищник пытался манипулировать жертвой для того, чтобы заглотать ее головой вперед.

В смешанной стайке из гольянов и колюшек и щука, и окунь чаще поедали гольянов, что частично объяснялось более частым нападением хищников на жертвы без игл, а частично тем, что часть колюшек после поимки выплевывалась или им удавалось вырваться. Трехиглые колюшки выживали чаще, чем десятииглые, в основном из-за того, что их иглы гораздо больше.

В некоторых опытах окуню и щуке предлагали колюшек с обрезанными иглами. Такие рыбки выживали гораздо менее успешно, чем интактные колюшки. Это подкрепляет основной вывод, вытекающий из проведенных экспериментов, что иглы колюшек действительно обеспечивают некоторую защиту от хищников. Различия между трехиглой и десятииглой колюшками велики, и эти эксперименты показали, что трехиглые колюшки выживают больше, чем десятииглые. Как же тогда десятииглые колюшки или другие рыбы без защитных игл могут выжить в природе? Сравнение местообитаний и поведения трехиглой и десятииглой колюшек помогло частично ответить на этот вопрос. Самец трехиглой колюшки строит гнездо на субстрате, относительно свободном от водорослей, а его брачная окраска ярко-красная. Самец десятииглой колюшки строит гнездо среди густых водорослей, а его окраска во время сезона размножения черная. Таким образом, десятииглая колюшка частично компенсирует относительный недостаток защиты маскировочной окраской, условиями местообитания и поведением.

 
 

 

Сейчас на форуме