Новое исследование «показывает, что муха может привести к исчезновению популяций наиболее распространенных видов зябликов Дарвина за несколько десятилетий», — говорит профессор биологии Дейл Клейтон, старший автор исследования, опубликованного 18 декабря в журнале Journal of Applied. Экология.Но исследования «не все мрачно и безнадежно», — добавляет он. «Наша математическая модель также показывает, что умеренное сокращение распространенности мух — за счет вмешательства человека и управления — снизило бы риск исчезновения».Может потребоваться несколько подходов, таких как внедрение ос, паразитирующих на мухах, удаление птенцов из гнезд для ручного выращивания, выращивание стерильных самцов мух для спаривания с самками, чтобы они не могли откладывать яйца в гнездах зябликов, и использование инсектицидов, включая размещение пестицидов. обработанные ватные шарики, куда птицы могут собирать их, чтобы самостоятельно окурить свои гнезда.
Голуби были более важны для теории эволюции Чарльза Дарвина, чем зяблики, отчасти потому, что он не смог пометить зябликов, которых он собирал на Галапагосских островах, для обозначения островов, на которых он собирал птиц. Тем не менее Дарвин наблюдал, как разные виды галапагосских вьюрков эволюционировали с разными клювами и размерами тела.«Зяблики Дарвина — один из лучших примеров видообразования, которые у нас есть», — говорит первый автор нового исследования Дженнифер Куп, которая проводила исследование в качестве докторанта Университета штата Юта, а сейчас является доцентом кафедры биологии Массачусетского университета в Дартмуте. . «Они были важны для Дарвина, потому что помогли ему разработать теорию эволюции путем естественного отбора».
Зяблики Дарвина обитают только на Галапагосских островах, у побережья материкового Эквадора. Зяблики возникли как один вид и начали развиваться в отдельные виды примерно от 3 до 5 миллионов лет назад.Новое исследование было посвящено средним наземным зябликам, Geospiza fortis, одним из наиболее распространенных из по крайней мере 14 видов и, возможно, 18 видов зябликов Дарвина.
Один из них, мангровый вьюрок, уже «находится на грани полного исчезновения, поскольку он присутствует только в двух популяциях на одном острове, Исабеле», — говорит Куп.Клейтон говорит, что если паразитическая гнездовая муха, Philornis downsi, «может привести к исчезновению такого обычного вида, то менее распространенные виды, у которых такая же проблема с мухами, вероятно, также окажутся в опасности».Помимо среднего наземного зяблика, другие многочисленные виды зябликов Дарвина — это мелкий наземный зяблик, кактусовый зяблик и небольшой древесный зяблик.Случай с мухами и зябликами иллюстрирует, как «интродуцированные патогены и другие паразиты представляют серьезную угрозу глобальному разнообразию», особенно на островах, которые, как правило, имеют меньшие размеры среды обитания и меньшее генетическое разнообразие, пишут исследователи.
Математическое моделирование будущего зябликовИсследование проводилось на острове Санта-Крус на Галапагосских островах. По словам Клейтона, на этом острове обитает около 270 000 средних наземных зябликов и, возможно, 500 000 — на Галапагосских островах.
Согласно музейным записям, гнездовая муха прибыла на Галапагосские острова в 1960-х годах. Впервые они были зарегистрированы в птичьих гнездах там в 1997 году.
Новое исследование основано на пятилетних данных, собранных Купом, Клейтоном и его коллегами, документирующих повреждение мухами размножения зябликов, а также на математическом моделировании или моделировании с использованием этих и других данных.Зяблики с большей вероятностью будут успешно размножаться и выживать в те годы, когда относительно большое количество осадков приводит к увеличению запасов пищи. Они размножаются и выживают с меньшими темпами в чрезвычайно влажные и засушливые годы.
Чтобы смоделировать такие сильно изменчивые условия и то, как они влияют на вероятность вылета зябликов из зараженного мухами гнезда и, следовательно, на рост популяции, исследователи использовали данные за пять лет — 2008, 2009, 2010, 2012 и 2013 годы. Они провели три моделирования: один отнесен к плохим годам для размножения и выживания, другой — к хорошим годам, а третий — в равной степени.
«В двух из трех протестированных сценариев наша модель предсказывала, что популяции средних наземных вьюрков на острове Санта-Крус сокращаются и находятся под угрозой исчезновения в течение следующего столетия», — заключают исследователи.В симуляции, ориентированной на плохие репродуктивные годы, зяблики вымрут через 50 лет плюс-минус семь лет. Симуляция, в которой хорошие и плохие годы с равной вероятностью предсказывались, что зяблики вымрут через 80 лет плюс-минус 15 лет.
Только хорошая репродуктивная модель не предсказывает вымирания.В моделировании участвовали только самки зябликов, поэтому исследователи говорят, что они, возможно, недооценили риск исчезновения, игнорируя такие факторы, как способность самок находить себе пару, когда популяция небольшая.Что влияет на риск исчезновения зябликов?
Исследователи включили в моделирование девять переменных или параметров и изменили значение каждого параметра на плюс или минус 25 процентов, чтобы увидеть, какие из них важны для риска исчезновения. Только две из них сыграли важную роль: вероятность того, что данное гнездо было заражено мухами, и, в меньшей степени, доля взрослых зябликов, которые выживают из года в год (на основе данных более раннего исследования на другом острове).Значительная роль заражения гнезд в риске исчезновения имеет положительные стороны для средних наземных зябликов.«Даже несмотря на то, что эти парни, возможно, вымирают на местном уровне, модель также показывает, что если вы можете снизить вероятность заражения, то вы значительно снизите риск исчезновения», — говорит Куп.
Клейтон добавляет: «Если мы сможем уменьшить количество гнезд с мухами, это существенно снизит риск исчезновения».Моделирование показало, что сокращение количества насекомых-насекомых в гнездах на 40 процентов продлит прогнозируемое время до исчезновения на 60 лет, что означает более 100 лет до исчезновения в двух мрачных сценариях. По словам Купа, прогнозируемое время вымирания более 100 лет в будущем считается слишком неопределенным и, следовательно, не считается действительным предсказанием исчезновения.«Мы прогнозируем, что они больше не вымрут», если вмешательство снизит заражение гнезд зябликов мухами на 40 процентов, добавляет она.
В дополнение к различным возможным действиям человека по борьбе с заражением мухами, Клейтон говорит, что, возможно, «птицы будут быстро эволюционировать, и их иммунная система быстро разовьет способность бороться с мухами. Это происходит и с другими животными. Вопрос в том, хватит ли этим зябликам времени, чтобы развить эффективную защиту, прежде чем муха заставит их исчезнуть?
Это гонка вооружений ».Исследование финансировалось Национальным научным фондом; Сигма Си, Общество научных исследований; Национальные институты здоровья; Австралийский исследовательский совет; Центр глобальных изменений и устойчивости Университета Юты и грант Фрэнка Чепмена Американского музея естественной истории.
Куп и Клейтон провели исследование с Фредом Адлером, профессором математики и биологии Университета штата Юта; бывшая аспирантка биологии из штата Юта Сара Кнути, ныне работающая в Университете Южной Флориды; и бывший научный сотрудник по математике из Юты Питер Ким, ныне работающий в Сиднейском университете, Австралия.