На островах Пуэрто-Рико, Куба, Эспаньола и Ямайка, известных под общим названием Большие Антильские острова, обитает более 100 видов ящериц Anolis. Успех этой красочной группы рептилий часто объясняется эволюцией различных форм тела и поведения, которые позволяют видам занимать разные экологические ниши. Новое исследование международной группы биологов, в том числе из Университета Миссури, сообщает, что эволюция физиологических различий, которые позволяют этим ящерицам использовать различные микроклиматы (например,g., солнце против тени), возможно, были столь же важны, как и эти физические различия. Исследование, недавно опубликованное в The Proceedings of the Royal Society B, имеет значение для прогнозирования того, насколько хорошо эти ящерицы справятся с изменением климата.
«Почему существует так много видов анолисов? Это большой вопрос», - говорит Мануэль Лил, доцент биологических наук в MU и один из авторов доклада. «Представление о том, что только морфологические различия привели к удивительному разнообразию анолисов, упускает из виду важную часть головоломки».
Для ученых анолы Больших Антильских островов представляют собой классический пример эволюционного процесса, известного как адаптивная радиация. Появившись на каждом из четырех островов около 50 миллионов лет назад, разноцветные ящерицы быстро диверсифицировались, чтобы использовать различные ниши на деревьях острова, включая крону, ствол у земли, среднюю часть ствола и другие ветки. У каждого нового вида развился свой особый тип телосложения, называемый экоморфом, адаптированный к нише, в которой он обитал. По словам Леала, такое внимание к различиям во внешности оставляет без ответа некоторые важные вопросы.
Как сходные виды могут сосуществовать, не конкурируя друг с другом? Один из постулатов эволюционной экологии состоит в том, что когда структурная ниша заполнена, диверсификация видов должна либо замедлиться, либо прекратиться из-за конкуренции. иначе они делят эту среду обитания, чтобы избежать конкуренции», - сказал он.
Исследователи выдвинули гипотезу о том, что эволюция физиологических признаков, связанных с устойчивостью к температуре, также способствовала поддержанию биологического разнообразия, обеспечивая дополнительную ось сосуществования.
Работая с Алексом Гандерсоном из Калифорнийского университета в Беркли и Д. Люком Малером из Университета Торонто, Лил решил проверить эту гипотезу. Команда поймала и собрала теплофизиологические данные о более чем 300 анолисах. Большинство анолисов принадлежало к пуэрториканскому отряду cristatellus, включающему четыре пары сестринских видов, каждый из которых занимает свою тепловую нишу. Они также включали данные о ямайских анолисах. Исследователи измерили два аспекта тепловой физиологии: максимальную термостойкость и оптимальную температуру для спринтерских результатов, которые они использовали в качестве меры физической подготовки. Они спросили, коррелирует ли устойчивость вида к жаре с его оптимальными спринтерскими показателями. Они ожидали, что сестринские виды будут различаться по одному или обоим из этих физиологических признаков.
Они обнаружили, что все пары пуэрториканских видов расходятся по крайней мере по одному из двух физиологических признаков. В трех из четырех пар виды, предпочитавшие более теплую среду, имели более высокую тепловую максимальную температуру. В двух случаях виды, которые предпочитали более теплую среду, также имели более высокую оптимальную температуру. Они обнаружили аналогичную закономерность среди ямайских анолов.
«Эти результаты показывают, что, когда морфологически сходные виды встречаются в Пуэрто-Рико и на Ямайке, они различаются по термической физиологии. Мы можем сказать, что термическая физиологическая дифференциация важна для увеличения местного видового богатства», - сказал Лил.
Дополнительным открытием было то, что тепловая физиология развивалась медленнее, чем морфология. Это эволюционное взаимодействие, по словам Леала, имеет последствия для реального мира, если принять во внимание скорость, с которой климат в мире нагревается.
«Это плохая новость для способности анолисов адаптироваться к изменению климата», - сказал Леал. «Данные свидетельствуют о том, что скорость, с которой физиология меняется у анолов, недостаточно высока, чтобы справиться с тем, насколько быстро повышается температура».