Изменение климата некоторым стоит жизни

Мелкокрылые и светлоокрашенные бабочки, вероятно, подвергаются наибольшей опасности в результате изменения климата.

Семейство, длина и цвет крыльев тропических бабочек влияют на их способность противостоять повышению температуры, утверждает группа специалистов под руководством экологов из Кембриджского университета. По мнению исследователей, это может помочь выявить виды, выживание которых находится под угрозой из-за изменения климата.

Бабочки с более мелкими или светлыми крыльями, скорее всего, окажутся «проигравшими» при изменении климата. Особенно уязвимым оказалось семейство Lycaenidae, насчитывающее более 6000 видов бабочек, большинство из которых обитает в тропиках.

Бабочки с более крупными или темного цвета крыльями, вероятно, будут лучше переносить повышение температуры, но только до определенного момента. По мнению исследователей, численность этих бабочек может резко сократиться в случае резкого потепления или потери прохладного микроклимата в результате вырубки лесов.

Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Journal of Animal Ecology.

Бабочки зависят от солнечного тепла, которое дает им необходимую для жизнедеятельности энергию. Для поддержания сбалансированной температуры тела при изменении температуры воздуха они используют стратегии «терморегуляции».

Как правило, для сохранения прохлады бабочки используют такие адаптивные формы поведения, как перелет в тенистое место или наклон крыльев в сторону от солнца (тепловая буферизация). Но когда это невозможно или температура становится слишком высокой, виды вынуждены полагаться на физиологические механизмы, такие как выработка белков теплового шока, чтобы противостоять высоким температурам (термотолерантность). Обе эти стратегии необходимы для противостояния изменению климата.

Исследователи в сотрудничестве со Смитсоновским институтом тропических исследований (STRI) изучили стратегии тепловой буферизации и термотолерантности тропических бабочек. Они собирали данные в различных местах обитания в Панаме.

Вооружившись ручными сачками, экологи измерили температуру более 1000 бабочек с помощью крошечного зонда, похожего на термометр. Они сравнивали температуру каждой бабочки с температурой окружающего воздуха или растительности, на которой она сидела. Таким образом, определялась тепловая буферность — способность поддерживать постоянную температуру тела при колебаниях температуры воздуха.

Второй эксперимент проводился на базе STRI Gamboa и включал в себя оценку термоустойчивости бабочек — их способности выдерживать экстремальные температуры, например, такие, которые могут возникнуть во время аномальной жары. Для этого отлавливалась часть бабочек и помещалась в стеклянные банки с водяной баней, температура в которой постоянно повышалась. Термическая устойчивость определялась как температура, при которой бабочки переставали функционировать.

Бабочки с большими крыльями, как правило, обладали большей способностью к тепловой буферизации, но меньшей термоустойчивостью, чем бабочки меньших размеров. Действительно, в ходе дальнейшего исследования, проведенного той же группой ученых, было обнаружено, что бабочки с более крупными, длинными и узкими крыльями лучше справляются с тепловой буферизацией.

Способность к тепловой буферизации оказалась выше у бабочек с более темными крыльями, которые также могли переносить более высокие температуры, чем бабочки с более бледными крыльями.

Бабочки из семейства Lycaenidae, имеющие маленькие, яркие и часто переливающиеся крылья, обладали худшей тепловой буферизацией и низкой термоустойчивостью. Если температура будет расти нынешними темпами, леса будут продолжать вырубаться, а прохладные микроклиматы будут утрачены, то существует вполне реальная угроза того, что в будущем мы можем потерять многие виды этого семейства, считают исследователи.

Наблюдался компромисс в стратегиях охлаждения бабочек: те, кто хорошо справлялся с тепловой буферизацией, были менее хороши в термотолерантности, и наоборот.

По мнению ученых, это говорит о том, что тропические бабочки эволюционировали, чтобы справляться с изменениями температуры, используя одну из этих стратегий в ущерб другой, и что это, скорее всего, связано с селективным давлением.

Ведущий автор исследования Эсме Эш-Джепсон, аспирант кафедры зоологии Кембриджа, сказала:

Бабочки, обладающие физическими характеристиками, которые могут помочь им избежать солнечного жара, например, большими крыльями, позволяющими им быстро перелетать в тень, редко сталкиваются с высокими температурами, и поэтому не эволюционировали для борьбы с ними. С другой стороны, виды, способные физиологически справляться с высокими температурами, испытывают меньшее селективное давление, направленное на выработку поведения, позволяющего избегать жары.

Поскольку температура продолжает расти, а лесные фрагменты становятся меньше и дальше друг от друга из-за вырубки лесов, бабочки, которые полагаются на окружающую среду, чтобы избежать высоких температур, могут оказаться не в состоянии перемещаться между лесными фрагментами или справляться со все более частыми тепловыми волнами.

По мнению исследователей, это означает, что виды с большими темными крыльями, которые хорошо переносят тепловую буферность, могут первоначально не пострадать от потепления температуры, поскольку они могут продолжать эффективно терморегуляцию с помощью поведения и микроклимата, но их выживание может оказаться под угрозой, если начнутся внезапные тепловые волны или они больше не смогут укрываться в прохладной растительности.

В конечном счете, все насекомые, включая бабочек, во всем мире, вероятно, пострадают от изменения климата, — говорит Эш-Джепсон.

Адаптация к изменению климата носит комплексный характер и может зависеть от других факторов, таких как разрушение среды обитания. Мы должны решать эти две глобальные проблемы вместе.

Необходимы дальнейшие исследования для изучения влияния потепления климата на другие жизненные стадии бабочек, такие как гусеницы и яйца, а также на другие группы насекомых.

Старший автор Грег Ламарр (Greg Lamarre), сотрудник Чешской академии наук и научный сотрудник STRI, сказал:

Во всем мире большинство энтомологов наблюдают резкое сокращение биоразнообразия насекомых. Понимание причин и последствий сокращения численности насекомых стало важной задачей экологии, особенно в тропиках, где обитает большая часть наземного разнообразия.

13.07.2023