Эволюция маскировки насекомых запускает каскад экологических изменений
Калифорнийский палочник Timema cristinae, у которого существуют две формы окраски — полностью зеленая (лучше маскируется на широких листьях) и с белой полосой вдоль спины (лучше скрывается на игольчатых листьях), — может существенно влиять на всё экологическое сообщество, если его окраска не совпадает с растением, на котором он обитает.
Исследование, проведенное в Университете Колорадо в Боулдере, показывает, как быстрая эволюция может вызывать каскад экологических последствий.
Ученые обнаружили, что плохо замаскированный палочник чаще становится добычей птиц. Эти птицы, в свою очередь, активнее поедают и других членистоногих (пауков, гусениц, цикадок, муравьев), живущих на том же растении. Общее сокращение численности насекомых на растении также снижает вероятность атаки растения сосущими вредителями.
"Наше исследование показывает, что эволюция плохой маскировки у одного вида может повлиять на все другие виды, живущие рядом, и даже на само растение", — говорит ведущий автор работы Тим Фаркас, опубликованной в журнале Current Biology.
Механизм "эко-эволюционной динамики"
Эволюция часто рассматривается как медленный процесс, но существуют примеры быстрых изменений (как у пяденицы в промышленной революции). Такая быстрая эволюция может иметь краткосрочные экологические эффекты, меняя численность популяций и структуру сообществ.
Данное исследование представляет собой одно из наиболее полных доказательств того, что эволюция может управлять экологическими изменениями.
"Мы объединили экспериментальные и наблюдательные данные с математическим моделированием, чтобы показать, что эволюция вызывает экологические эффекты в естественных условиях", — пояснил Фаркас.
Ход эксперимента
Timema cristinae обитает на двух кустарниках в Южной Калифорнии:
- Chamise — с узкими игольчатыми листьями (лучшая маскировка для полосатой формы).
- Greenbark ceanothus — с широкими овальными листьями (лучшая маскировка для зеленой формы).
- Наблюдения на 186 участках подтвердили, что полосатые палочники чаще встречаются на chamise, а зеленые — на ceanothus.
- Эксперимент: исследователи искусственно заселили chamise разными формами палочников. Через месяц выжило больше полосатых особей. Кроме того, на кустах с полосатыми палочниками было больше и разнообразие других членистоногих, а также больше листьев, поврежденных насекомыми.
- Проверка гипотезы: эксперимент повторили, защитив часть кустов клетками от птиц. На защищенных кустах с плохо замаскированными (зелеными) палочниками не наблюдалось такого сокращения численности других членистоногих.
Ученые пришли к выводу, что различия вызваны птицами (кустарниковыми сойками). Легко обнаруживаемая добыча привлекает птиц, которые затем поедают и других обитателей растения.
"Мы надеемся, что наше исследование поможет биологам оценить масштабы динамического взаимодействия между экологией и эволюцией", — отметил Фаркас.