Große Titten und ohne natürliche Selektion passen sich dem früheren Frühlingsanfang an. • Alexey Gilyarov • Wissenschaftsnachrichten zu "Elementen" • Zoologie, Ökologie

Große Titten und ohne natürliche Selektion passen sich dem früheren Frühlingsbeginn an

Kohlmeise (Parus major) als Reaktion auf einen früheren Frühlingsbeginn geht es früher zur Fortpflanzung. Foto von www.hlasek.com

Um den Nachwuchs unter den Bedingungen eines früheren Frühlingsbeginns erfolgreich füttern zu können, werden große Titten gezüchtet (Parus major) sollte früher Eier legen. Nur in diesem Fall können die Eltern, die Nahrung für die Küken produzieren, eine Periode der größten Menge an Raupen als Hauptnahrung essen. Eine solche Verschiebung der Brutdaten zu früheren Daten (um etwa 2 Wochen über einen Zeitraum von mehr als 40 Jahren) erfolgte tatsächlich in der Population der Kohlmeise in der Nähe von Oxford. Eine Gruppe von Forschern hat gezeigt, dass diese Verschiebung des Datums der Eiablage ausschließlich durch die phänotypische Plastizität des Verhaltens von Individuen erklärt wird und nicht das Ergebnis natürlicher Selektion ist.

Kohlmeise-Küken im Nest. Sie werden genug Nahrung bekommen, wenn ihre Fütterungsperiode mit dem Maximum der Raupenbiomasse zusammenfällt. Foto von www.hlasek.com

Die globale Erwärmung entwickelt sich so schnell, dass viele Tiere und Pflanzen sich schlecht an bereits veränderte Bedingungen anpassen. So beginnt in Westeuropa der Frühling auf der Grundlage von phänologischen Zeichen (zum Beispiel das Blühen von Blättern auf bestimmten Baumarten) jetzt im Durchschnitt 12-14 Tage früher als vor 40-50 Jahren.Gleichzeitig ist bekannt, dass viele saisonale Phänomene im Leben von Pflanzen und Tieren nicht an Temperaturschwankungen (die von Jahr zu Jahr stark variieren können) angepasst sind, sondern an Veränderungen der Tageslänge – eine Photoperiode.

Wenn die Vögel, die in die fernen warmen Länder fliegen, den Winter über zurücklegen, kehren sie zum Photoperiodensignal zurück (wie es normalerweise ist), und nachdem sie zu den Nistplätzen im Norden geflogen sind, können sie feststellen, dass nicht die vorher erwarteten Bedingungen vorlagen. Also, Trauerschnäpper (Ficedula hypoleuca) Rückkehr von Afrika nach Holland fallen aus dem verschobenen phänologischen Kalender. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Fliegenfänger die Küken füttern, ist die maximale Anzahl der Raupen, deren Hauptfutterobjekte, bereits überschritten. Entsprechend ist die Überlebensrate der Küken stark reduziert (Both et al., 2006; siehe auch die News zu den "Elements". Die Erwärmung im Norden Europas lässt die Nestlinge des Trauerschnäppers verhungern). Man kann nur hoffen, dass der Vektor der natürlichen Selektion darauf abzielt, den Beginn der Migration von Winterquartieren auf frühere Zeiträume zu verlagern: Vögel, die vor anderen zurückziehen, haben mehr Chancen, Nachkommen zu hinterlassen.

Wintermotte (Operophtera brumata). Von links nach rechts: männlich, weiblich (ihre Flügel sind reduziert) und Raupe. Weibchen legen Eier auf Bäume im Herbst. Im Frühjahr fressen Raupen im Frühjahr von ihnen. Wenn die Raupen füttern und wachsen, werden sie auf den Boden fallen, wo sie sich verpuppen. Die Anzahl der gefallenen Raupen wird mit speziellen Fallen geschätzt. Fotos von www.schmetterling-raupe.de

Bei Vögeln, die nicht zu anderen Breiten fliegen, sind die Dinge meist (aber nicht immer!) Besser. Mit dem früheren Beginn des Frühlings beginnen sie früher mit der Fortpflanzung und haben Zeit, die Küken zu füttern, während die hohe Anzahl ihrer Futtergegenstände erhalten bleibt. Erschienen in der neuesten Ausgabe des Magazins Wissenschaft Die Publikation von Anne Charmantier und ihren Kollegen vom Zoologischen Institut der Universität Oxford widmet sich der Frage, wie sich die Brutdaten großer Meisen als Reaktion auf einen früheren Frühlingsbeginn verschieben (Parus major).

Abb. 1. A – das durchschnittliche Datum der Eiablage (in Tagen ab dem 1. April) der Kohlmeise von 1961 bis 2007; B – das durchschnittliche Verlegungsdatum der Kohlmeiseeier (in Tagen vom 1. April) in Abhängigkeit von der Gesamtwärmemenge (Summe der Höchsttemperaturen pro Tag in ° C vom 1. März bis 25. April) für den gesamten Untersuchungszeitraum. Abb. aus dem Artikel in FrageWissenschaft

Die Forscher verfügen über detaillierte Daten über die Biologie der Meisen in Wytham Wald (Wythham Woods) in der Nähe von Oxford zeigen, dass in 47 Jahren der Beobachtungen (1961-2007) Kohlmeisen Weibchen begannen, Eier 14 Tage früher zu legen (Abb. 1-A). Wenn wir die durchschnittliche Zeit der Eiablage und die Wärmemenge in einem gegebenen Jahr für den Frühling (die Summe der maximalen Temperaturen pro Tag für den Zeitraum vom 1. März bis zum 25. April) vergleichen, stellt sich heraus, dass diese Werte eine sehr deutliche Korrelation aufweisen (Abb. 1 B): Je wärmer der Frühling, desto früher beginnen die Titten mit der Fortpflanzung.

Abb. 2. D – der Zeitraum, in dem das Maximum der Biomasse der Raupen der Winterspinner (in Tagen, ab dem 1. April) von 1961 bis 2007 erreicht wurde; E – die Zeit, in der das Maximum der Biomasse der Raupen der Winterspinner (Tage vom 1. April) in Abhängigkeit von der Gesamtwärmemenge (die Summe der maximalen Temperaturen pro Tag in ° C vom 1. März bis zum 25. April) in den letzten 33 Jahren erreicht wurde. Abb. aus dem Artikel in FrageWissenschaft

Die Strategie, den Zeitpunkt der Fortpflanzung auf eine frühere Zeit zu verschieben, ist von entscheidender Bedeutung, da nur in diesem Fall die Eltern, die die Küken füttern, den Höhepunkt der Raupenfülle erreichen, die oft den Hauptteil ihrer Beute ausmachen.In der Nähe von Oxford spielen die Wintermottenraupen eine wichtige Rolle in der Zusammensetzung der Nahrung, die die Eltern den Küken bringen. Operophtera brumata (siehe auch Wintermotte). Diese Schmetterlinge schlüpfen aus Puppen in den Boden, näher am Herbst. Im Gegensatz zu normalen geflügelten Männchen haben Weibchen reduzierte Flügel und müssen die Stämme zu den Bäumen klettern, wo die Paarung und das Legen von Eiern stattfinden. Eier, die auf Bäumen in den Rindenhöhlen und unter Flechten liegen, überwintern, und die Raupen, die daraus hervorgehen, beginnen sich an Knospen und jungen Blättern zu nähren. Die Raupen, die ihre maximale Größe erreichen, fallen von Bäumen auf den Boden, wo sie sich verpuppen. Bei der Schätzung der Anzahl der Raupen, die von oben mit speziellen Fallen fallen, kann man ihre Häufigkeit beurteilen, und das Datum, an dem die Hälfte der registrierten Raupen fällt (Halbwertszeit), wird traditionell als Indikator für den Zeitpunkt verwendet, an dem die maximale Biomasse der Raupen erreicht wird.

Abb. 3 Die Korrelation zwischen dem durchschnittlichen Datum der Legehennenmeise und dem Zeitraum, in dem das Maximum der Raupenbiomasse der Wintermotte erreicht wurde (beide Tage ab dem 1. April), während der letzten 33 Jahre. Abb.aus dem Artikel in FrageWissenschaft

Das Datum der maximalen Biomasse von Raupen für einen Langzeitbeobachtungszeitraum verlagerte sich ebenfalls in frühere Zeiträume (siehe Abb. 2-D) und, wie auch beim durchschnittlichen Eiablagedatum von Meisen, eine sehr klare Korrelation mit der Summe der Temperaturen für März-April ( Fig. 2-E). Es ist nicht überraschend, dass auch zwischen dem Datum der maximalen Biomasse der Raupen und dem durchschnittlichen Datum der Eiablage durch eine Kohlmeise eine sehr zuverlässige positive Korrelation gefunden wird (Abb. 3).

Die Autoren der besprochenen Arbeit kommen zu dem Schluss, dass die beobachtete Verschiebung des Reproduktionszeitpunkts in der Population der Meisen aus dem Whitham-Wald nicht auf natürliche Selektion zurückzuführen ist, sondern auf die individuelle Plastizität im Verhalten von Individuen. Diese Annahme wird erstens dadurch unterstützt, dass dieselben Vögel, die mehr als eine Saison züchten, das Datum der Eiablage ändern, je nachdem, wie warm der Frühling ist. Zweitens zeigt die Berechnung der Verschiebung der durchschnittlichen Daten und Varianzen der Merkmale (die Daten der Eiablage), dass die Rate ihrer Veränderung über 47 Jahre zu groß ist, um durch Selektion in der Bevölkerung erklärt zu werden, wo die durchschnittliche Erzeugungszeit etwa zwei Jahre beträgt. Die Identifizierung der individuellen Variabilität auf der Grundlage des Datums der Eiablage deutet darauf hin, dass sie unbedeutend ist.Mit anderen Worten, alle Individuen verhalten sich mehr oder weniger ähnlich.

Interessanterweise ist in einer anderen gut untersuchten Population großer Meisen (in Holland) die Variabilität für dieses Merkmal viel höher, aber der Grad der Veränderung, der in den Reproduktionsperioden auftrat, ist viel geringer (Nussey et al., 2005).

Quelle: Anne Charmantier, Robin H. McCle- ry, Lionel R. Cole, et al. Adaptive phänotypische Plastizität als Antwort auf den Klimawandel in einer Wildvogelpopulation // Wissenschaft. 2008. V. 320. P. 800-803.

Siehe auch:
1) Will Cresswell, Robin McCleery. Wie lange dauert es, bis es seine langfristige Temperaturvariabilität aufrechterhalten konnte? Zeitschrift für Tierökologie. 2003. V. 72. S. 356-366.
2) Die Erwärmung im Norden Europas lässt die Nestlinge des Trauerschnäppers Elements hungern, 05.05.2006.
3) Christiaan Beide, Sandra Bouwhuis, C. M. Lessells, Marcel E. Visser. Klimawandel und Populationsrückgang in einem Langstrecken-Zugvogel // Natur. 2006. V. 441. P. 81-83.
4) Daniel H. Nussey, Erik Postma, Phillip Gienapp, Marcel E. Visser. Selektion auf erziehbare phänotypische Plastizität in einer Wildvogelpopulation // Wissenschaft. 2005. V. 310. S. 304-306.

Alexey Giljarow


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