Что произойдет, если смешать биолога, изучающего рога жуков, с учеными, которые тратят свое время на изучение динамики хищник-жертва? Вы лучше поймете, почему лоси сбрасывают рога гораздо позже, чем самцы любых других североамериканских видов.
Исследователи из Университета Монтаны и их партнеры недавно опубликовали исследование в журнале Nature Ecology and Evolution, в котором рассказывается об эволюционной связи между волками и о том, когда лоси-быки сбрасывают свои рога.
Авторами были докторант UM Мэтт Мец вместе с соавторами UM Дугом Эмленом и Марком Хебблуайтом, Дэном Сталером и Дугом Смитом из Службы национальных парков, а также Дэном Макналти из Университета штата Юта.
Они обнаружили, что волки в Йеллоустонском национальном парке преимущественно охотятся на быков, которые уже сбросили свои рога, а не на тех, у кого они еще были в конце зимы. Открытие предполагает, что рога используются не только в борьбе за коров, они также помогают отпугивать хищников, что может помочь объяснить, почему быки сбрасывают рога спустя долгое время после гона.
«Поскольку волки часто предпочитают лосей в этих системах, лоси-самцы сохраняют свои рога на протяжении большей части зимы», - сказал Мец. «Другие виды, скажем, лоси в нашей исследовательской системе, сбрасывают свои рога, начиная с декабря. Мы считаем, что лоси эволюционировали, чтобы держать свои рога длиннее, чем у любого другого североамериканского оленя, потому что они используют свои рога в качестве эффективного средства отпугивания волков».
Рога эволюционировали, чтобы улучшить успех размножения. Чем больше рога, тем больше шансов, что бык успешно размножит коров осенью. У многих видов эти виды оружия также служат второстепенным целям, но эти причины не всегда хорошо понятны, как в случае с лосями.
Быки сбрасывают свои рога в конце каждой зимы и сразу же начинают отращивать новый набор. Избавление от рогов как можно скорее избавляет от обременительного бремени и дает отдельным быкам толчок к выращиванию рогов для гона следующего года.
Но в целом лоси сбрасывают свои рога на несколько месяцев позже, чем другие виды североамериканских оленей, и линька происходит в течение двухмесячного периода, начиная с марта, что позволяет предположить, что могут быть другие причины, по которым рога должны оставаться чуть дольше..
"Рога являются продуктом полового отбора, когда самцы соревнуются за возможности размножения в течение короткого промежутка времени осенью", - сказал Мец. «Здесь мы показываем, что на эволюцию рогов также повлияли другие факторы среды обитания лося, такие как хищничество волков, и что вторичная функция также помогла сформировать характеристики этой структуры, например, когда рога сбрасываются».
Мец, давний исследователь Йеллоустонского волка, проанализировал данные за более чем десятилетие из проекта Йеллоустонского волка, долгосрочного исследования, фиксирующего взаимодействия между волками и их добычей.
Волки в Йеллоустоне часто убивают лосей-быков в зимние месяцы, но Мец и его соавторы обнаружили, что волки решительно предпочитали убивать особей, которые уже сбросили свои рога, даже если они часто были в лучшем состоянии, чем быки, которые еще была их стойка. Результаты показали, что рога действительно являются важным средством сдерживания хищников для лосей - вторичная функция, которая может помочь объяснить различия во времени сохранения рогов у разных видов в умеренном климате..
«Эти самцы, которые первыми сбрасывают рога, более уязвимы для волков, несмотря на то, что они лучше питаются», - сказал Мец. «Люди, находящиеся в наилучшем состоянии, первыми сбрасывают свои рога, чтобы получить преимущество в росте более крупных рогов в следующем сезоне, и, следовательно, добиваются наибольшего репродуктивного успеха. Волки в основном охотятся на очень молодых, старых или бедных особей. условия питания, которые являются характеристиками, делающими их уязвимыми. Здесь мы обнаружили новую, неожиданную уязвимость - раннее сбрасывание рогов».
Исследование подчеркивает эволюционный Уловка-22: оружие имеет как преимущества, так и недостатки. Быки, которые рано сбрасывают рога, в следующем году могут отрастить относительно большие рога, завоевав больше коров, но они также подвержены большему риску стать обедом первыми.
Для более молодых быков все равно вряд ли удастся добиться успеха в предстоящей гонке, риск слишком высок. Эти самцы одними из последних бросают рога.
Мец заработал B. S. по биологии дикой природы из UM и изучает динамику хищник-жертва в Йеллоустоне с 2002 года.
«Исследование впервые было проведено благодаря наблюдениям, которые я провел, когда работал сезонным полевым техником в рамках проекта «Йеллоустонский волк» в начале 2000-х годов», - сказал он. «Обычно мы наблюдаем пантобросание, начинающееся в конце марта. Но зима 2004-05 гг. была мягче, и быки сбрасывали рога несколько раньше."
Однажды он и еще один исследователь заметили убитого волком лося.
«Мы подошли к нему пешком, и в начале марта это был самец без рогов», - сказал Мец. «Мы еще не видели ни одного живого лося-быка без рогов в этом ландшафте. Мы подумали: «Это довольно интересно». Мы только начали замечать эту взаимосвязь, когда мы наблюдали, как волки сталкиваются с лосями-самцами, и они, казалось, сосредоточились на тех, кто уже сбросил свои рога. Потребовалось 13 лет данных, чтобы на самом деле проверить эту идею».
Попутно Мец привлек других соавторов, в том числе профессоров UM Хебблуайта и Эмлена.
«Для меня одним из самых крутых моментов в этом проекте является то, как он начался», - сказал Хебблуайт, профессор биологии дикой природы в Колледже лесного хозяйства и охраны природы им. «Все началось с того, что Мэтт просто был наблюдательным, заметил что-то в природе, а затем погрузился в это более десяти лет, чтобы выяснить, почему. Это сердце научного процесса».
Хебблуайт изучает волков и их добычу уже четверть века, но впервые остановился, чтобы рассмотреть, что делает рога рогами. «В большинстве случаев мы изучаем природу, чтобы контролировать ее или управлять ею, чтобы заставить ее делать то, что мы хотим для нас», - сказал он. «Это случай чуда во всей красе».
Эмлен, биолог-эволюционист и профессор Отделения биологических наук, сказал, что самым интересным в этом проекте был характер сотрудничества, которое проходило между отделами и дисциплинами.
«Мэтт - биолог-волк. А Хебблуайт - биолог лосей, но он не занимается рогами», - сказал Эмлен. «Я работаю над жуками-носорогами и изучаю оружие животных - рога жуков. Я провожу большую часть своего времени, думая о том, почему оружие такое большое. Было здорово работать над рогами, потому что это гигантское оружие.. Тот факт, что биолог-жук, изучающий оружие, может сотрудничать с биологами, изучающими лосей и волков, добавляет забавный поворот в историю».
Исследование было частично профинансировано программой долгосрочных исследований в области биологии окружающей среды Национального научного фонда, целью которой является поддержка исследовательских проектов продолжительностью 10 лет или дольше.
«Это действительно изощренный взгляд на сложное поведение», - сказала Кендра Маклаухлан, программный директор NSF. «Они смогли сделать это открытие благодаря 13 годам тщательных наблюдений. Иногда очень важно иметь эти долгосрочные записи наблюдений».