Naukowcy badają odmienne reakcje ptaków lęgowych na wydłużające się dni
Wydłużanie się dni wraz z końcem zimy od dawna służyło ptakom za wskazówkę do rozpoczęcia aktywności reprodukcyjnej, a w toku nowych badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie PLoS One, naukowcy z Niemiec, Szwecji i USA przyjrzeli się wewnętrznej aktywności genów w mózgu ptaków, aby dotrzeć do sedna sposobu, w jaki zmiana długości dnia wpływa na ptaki w różnych miejscach. Uznano już jakiś czas temu, że ptaki zamieszkujące w umiarkowanych warunkach klimatycznych południa Europy zazwyczaj szybciej rozpoczynają lęg na wiosnę w porównaniu do tych żyjących w chłodniejszych siedliskach wysuniętych dalej na północ. Wiele gatunków na świecie wykorzystuje informacje o porze roku do zharmonizowania swoich nawyków lęgowych z warunkami panującymi w otaczającym je środowisku. Aczkolwiek dokładne procesy wewnętrzne i tkanki mózgu zaangażowane w te reakcje pozostawały dla naukowców tajemnicą. Odkrycia dokonane przez zespół pokazują, że zmiana długości dnia wpływa inaczej na aktywność genów w mózgu bogatki (Parus major) w zależności od tego czy pochodzi ona z Europy Środkowej czy Północnej. Niemniej, zmiany klimatu już zaczęły wprowadzać poważne zaburzenia: powodują podniesienie temperatury wczesną wiosną, przez co długość dnia jest mniej niezawodnym sygnałem do wiosennego szturmu. Wyższe temperatury na wiosnę oznaczają również, że owady potrzebne ptakom do wyżywienia potomstwa są dostępne wcześniej, zatem ptaki musiały zmienić odpowiednio zmienić swój harmonogram lęgowy. Prace zespołu opierają się na niedawnych badaniach udomowionych gatunków takich jak gryzonie, owce, kozy i przepiórki. W toku ostatnich badań udało się zidentyfikować geny i części mózgu zaangażowane w reakcję organizmu na zmiany długości dnia. Nicole Perfito z Instytutu Ornitologii im. Maxa Plancka wyjaśnia, w jaki sposób naukowcy przystąpili do sprawdzenia, czy zdołają to samo ustalić w przypadku dzikich gatunków: "Gatunki udomowione hodowane są do celów komercyjnych i ich okres lęgowy może przypaść na niemal dowolną porę roku. Czy dzikie gatunki, które musiały dostosowywać stale swoje cykle reprodukcyjne do zmian sezonowych w przyrodzie, posiadają takie same mechanizmy? I w jaki sposób takie mechanizmy umożliwiłyby populacjom z rozmaitych siedlisk wykorzystywanie różnych progów długości dnia do przygotowania się na lęg w odpowiedniej porze roku?" Aby odpowiedzieć na te pytania zespół postanowił sprawdzić aktywność genów w mózgu bogatek z Niemiec i Szwecji. Najpierw wystawili ptaki w warunkach laboratoryjnych na oddziaływanie krótkich, zimowych dni, a następnie długich letnich. Dzięki wykorzystaniu technik o wysokiej czułości, zespół był w stanie ustalić, które geny zostały aktywowane w mózgu w czasie jednego, długiego dnia. U dzikich ptaków istotnie zaobserwowano podobne kaskady genetyczne wprawiane w ruch, co w przypadku całkowicie udomowionego ptaka, przepiórki japońskiej. To dowodzi, że te same procesy fizjologiczne zachodzą u osobników dzikich i udomowionych. Naukowców zaskoczyły również różnice między niemieckimi a szwedzkimi bogatkami: ptaki ze Szwecji wykazywały raczej silną reakcję na długi, letni dzień, a te z Niemiec niemal nie reagowały. W środowisku naturalnym szwedzkie ptaki składają jaja około trzech tygodni później od niemieckich, które żyją w bardziej południowym i umiarkowanym klimacie. Odkrycia sugerują, że ptaki, których lęg odbywa się na północy, mają krótszy czas na wychowanie potomstwa i przez to muszą silniej reagować na zmiany w długości dnia i szybciej rozpoczynać lęg, zaraz po przekroczeniu progu. Paradoksalnie, ptaki żyjące dalej na południe, które mogą pozwolić sobie na dłuższe okresy aktywności lęgowej posiadają odmienny próg długości dnia. Możliwe, że do zmiany aktywności genów są potrzebne pobudzenie przez większą liczbę długich dni i prawdopodobnie dodatkowe informacje środowiskowe, takie jak wysokie temperatury. W przypadku bogatek, ich potomstwo musi wykluć się w okresie obfitującym w ich główne źródło pożywienia (młode gąsienice, które są małe, miękkie i bogate w białko). Jednakże, jeżeli wystąpią wyższe temperatury i pożywienie gąsienic pojawi się szybciej, to mogą one za bardzo się rozwinąć zanim gniazdo piskląt bogatki osiągnie najwyższe zapotrzebowanie żywieniowe. Jeżeli chodzi o populacje południowe, oddziaływanie ocieplenia klimatu może nie być aż tak fatalne z uwagi na szybszą zdolność dostosowywania się. Jednak ptaki z północnych klimatów mogą być bardziej wrażliwe na zmiany klimatu, gdyż w większym stopniu polegają na długości dnia jako wskazówce. Naukowcy nadal nie mają pewności, czy różne reakcje bogatki wynikają z informacji środowiskowych pochodzących z ich otoczenia, czy też jest to przystosowanie ewolucyjne do życia na różnych szerokościach geograficznych. "W świetle radykalnych zmian w warunkach środowiskowych z powodu zmian klimatu, pilnie potrzebujemy pogłębić naszą wiedzę na temat wyboru przez ptaki odpowiedniego momentu na lęg, a przez to zapewnienia jego powodzenia" - mówi współautorka raportu z badań, Michaela Hau również z Instytutu Ornitologii im. Maxa Plancka.Więcej informacji: Instytut Ornitologii im. Maxa Plancka: http://www.orn.mpg.de/en(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Kraje
Niemcy, Szwecja, Stany Zjednoczone