Есть разновидность ядовитой лягушки, которую называют «клубничной лягушкой» или «голубой джинсовой лягушкой», в зависимости от того, кого вы спросите. Эти лягушки меньше четверти, с ярко-красным телом и темно-синими конечностями, и они живут в тенистых лесах Коста-Рики. Или так оно и было, пока люди не начали вырубать леса для создания сельскохозяйственных угодий. Эти солнечные поля и пастбища более жаркие и сухие, чем леса, и ученые хотели узнать, как земляничные лягушки приспосабливаются к новой среде. Чтобы выяснить это, исследователи построили мини-среды обитания лягушек с регулируемой температурой, чтобы увидеть, к каким температурам тяготеют лягушки. Они обнаружили, что лягушки с солнечных пастбищ склонны искать более высокие температуры, чем их лесные друзья, но предел температур, при котором они могут выжить, не изменился.
Руководили проектом два студента, работающие над проектом «Исследовательский опыт для студентов», финансируемого NSF, первый автор Хуана Ривера-Ордонез (Вашингтонский университет) и Адриан Манансала (Университет Гуама), а также их наставники Джастин Новаковски (Университет Калифорнии, Дэвис) и Мишель Томпсон (Музей Филда). Исследование проводилось под руководством старшего автора Брайана Тодда из Калифорнийского университета в Дэвисе.
«Мы пытаемся понять, что происходит с видами, когда мы трансформируем леса для землепользования человека», - Новаковски, один из соавторов статьи о проекте в журнале Biotropica.«Для этого исследования мы пытались понять, как клубничные ядовитые лягушки, которые живут на этих переделанных пастбищах, справляются с более высокими температурами на этих землях по сравнению с особями, живущими в лесу».
«Мы обнаружили, что при повышении температуры может быть некоторая способность к акклиматизации или адаптации, но в ситуациях, когда температура резко меняется, это может быть для них плохой новостью», - говорит Томпсон, эколог и эколог. герпетолог из Полевого музея в Чикаго и один из соавторов исследования.
"Температура тела земноводных действительно зависит от окружающей среды, поэтому на них действительно влияют изменения в окружающей среде", - объясняет Томпсон, который начал работу над исследованием в Международном университете Флориды. В отличие от птиц и млекопитающих, которые могут нагревать свое тело до постоянной температуры (например, как люди поддерживают около 98,6 ° F, будь мы в метель или в сауне), лягушки «хладнокровны»."Чтобы выжить в лесах, превращенных в поля и пастбища, земляничные ядовитые лягушки (также известные как Oophaga pumilio) разбивают лагерь в немногих оставшихся тенистых местах, таких как отдельные деревья и упавшие бревна.
Для проведения этого исследования мы выходили на пастбища и в лес и измеряли температуру воздуха, а также измеряли температуру лягушек с помощью инфракрасного термометра - это как пистолет, измеряющий температуру лягушки и субстрат, где была лягушка», - говорит Новаковски. «Когда заходишь в лес, там действительно намного прохладнее, влажнее. На пастбище чувствуешь, что испытывают эти лягушки, потому что там невероятно жарко, и очень хочется провести все время под деревом».
"В лесу больше тени, поэтому иногда лягушек можно обнаружить на открытом воздухе, на деревьях или в опавшей листве. способов избежать длительного воздействия солнечных лучей», - говорит Адриан Манансала, недавний выпускник Университета Гуама и один из авторов статьи.«Тот факт, что наш изучаемый вид имеет ярко-красный цвет, облегчал его обнаружение по сравнению с другими видами, которые могут сливаться с окружающей средой. Наш наставник также показал нам звук, издаваемый нашим изучаемым видом, поэтому после некоторой практики мы смогли отличить звук от других и следуйте за этими звуками, чтобы помочь нам найти их."
После регистрации температуры 111 лягушек в дикой природе исследователи поймали 32 лягушки вручную и вернули их в лабораторию для дальнейших исследований. (В то время как некоторые виды ядовитых лягушек опасны при прикосновении, земляничные ядовитые лягушки токсичны, если их съесть, но безопасны в обращении.) В лаборатории исследователи изучили более сложный показатель: предпочтительную температуру лягушек.
Поскольку они не могли просто спросить лягушек, какую температуру они хотели бы установить в термостате, исследователи построили экспериментальные среды обитания с регулируемой температурой, используя алюминиевые кастрюли, песок, пакеты со льдом и грелки.«Мы использовали любые материалы, доступные в этой сельской местности, и МакГайвер вместе с ними», - говорит Новаковски.
В результате вольеры для лягушек представляли собой длинные прямоугольники с температурным градиентом, с одним холодным и одним горячим концами. Исследователи помещали каждую лягушку в вольер на два с половиной часа и наблюдали за температурой, при которой лягушки предпочитали зависать. Они обнаружили, что лягушки, взятые с теплых пастбищ, предпочитают проводить время в более теплой части вольера, в то время как лесные лягушки предпочитают более прохладную среду.
Но в то время как лягушки изменили свою предпочтительную температуру, максимальная температура, которую они могли выдержать, не изменилась. Чтобы проверить устойчивость лягушек к жаре, они поместили лягушек в водяные бани и постепенно повышали температуру воды. Исследователи остановились при первых признаках того, что лягушки находятся в состоянии стресса: они больше не выпрямляются, когда их кладут на спину. (Лягушки не пострадали и были выпущены обратно в дикую природу после окончания исследования.)
Независимо от того, откуда они были, лягушки перегревались примерно при одной и той же температуре. Это означает, что, хотя лягушки могут приспосабливаться к различным предпочтительным температурам в зависимости от того, к чему они привыкли, верхний предел того, что их тела могут выдержать, является жесткой линией. «Похоже, что в настоящее время этот вид может зарабатывать на жизнь в этих преобразованных местах обитания, используя различные способы поведения, чтобы избежать экстремальных температур. Но все это может измениться», - говорит Новаковски. «Помимо изменения среды обитания, температура повышается из-за изменения климата. Мы не ожидаем, что все останется на прежнем уровне - эти лягушки натыкаются прямо на свои температурные терпимости, и неясно, сохранятся ли они или нет»."
Кажется, что предел максимальной температуры лягушек фиксированный, что делает долгосрочные изменения климата более опасными для них, но Томпсон отмечает, что есть надежда на то, как лягушки могут адаптироваться в краткосрочной перспективе к изменению среды обитания.
«В условиях нынешнего кризиса биоразнообразия, частью которого мы являемся, мы должны думать о способах внесения изменений для получения положительного эффекта», - говорит Томпсон. «Это то, над чем мы можем действовать. Там, где преобразование среды обитания невозможно избежать, оставление небольших участков растительности позволит сохранить небольшие популяции лягушек. Это показывает, что люди могут вносить изменения».
И в дополнение к потенциалу исследования, чтобы помочь лягушкам и другим животным, исследователи подчеркивают важность программы REU, в которой приняли участие студенты. «Вы можете многое узнать о науке и исследованиях в классе, но на самом деле все это абстрактно, пока вы не отправитесь в тропический лес или в лабораторию», - говорит Новаковски. «Вы узнаете, как разрабатывать вопросы и собирать данные, чтобы ответить на эти вопросы. Для студентов это может быть действительно трансформирующим и открывающим глаза».
«Выступление на REU было незабываемым, - говорит Манансала. «До этой исследовательской программы я никогда раньше не ловил лягушек и даже не держал их в руках, поэтому проведение этого исследования было для меня совершенно новым опытом. Эта программа была моим первым независимым исследованием, и до этого я никогда не думал о том, чтобы использовать творческие способы проведения исследований, такие как использование чайника и ведерка с кубиками льда для ручного контроля температуры лабораторного испытания. Эта программа научила меня исследовательским навыкам и знаниям, которые я использую до сих пор и буду продолжать применять в будущей карьере в науке».