В течение нескольких десятилетий ученые, изучающие динамику популяций перелетных птиц, спорили об относительной важности событий в районах летнего размножения по сравнению с местами зимовки в тропиках. Теперь, в исследовании Дартмута, опубликованном в выпуске журнала Science от 4 декабря, Питер Марра и его коллеги представили доказательства того, что происходит в тропических лесах, где зимуют мигрирующие славки, и что происходит в северных лесах, где они проводят следующее лето. неразрывно связаны.
Исследования динамики популяций перелетных птиц затруднены из-за сложности отслеживания отдельных птиц в течение всего их годового цикла на тысячах миль. Используя изотопы углерода в качестве сигнатуры среды обитания, исследователи в этом исследовании смогли связать американских горихвосток в экспериментальном лесу Хаббард-Брук в Белых горах Нью-Гэмпшира со средой обитания, которую они занимали предыдущей зимой. «Мы обнаружили, что качество зимней среды обитания влияет не только на то, когда птицы летят на север к местам размножения, но и на то, в каком состоянии они находятся по прибытии. Оба фактора являются решающими факторами, влияющими на то, насколько хорошо птицы чувствуют себя на своих летних местах размножения». - говорит Марра, которая сейчас является научным сотрудником Смитсоновского института перелетных птиц в Вашингтоне, округ Колумбия. «Очевидно, что естественный отбор действует на этих птиц круглый год».
Марра провела это исследование в аспирантуре вместе с Ричардом Холмсом, профессором биологии окружающей среды Харриса в Дартмуте, и их коллегой Китом Хобсоном, научным сотрудником Центра изучения дикой природы прерий и северных районов в Саскатуне, Канада.
Предыдущие исследования показали, что самцы многих мигрирующих видов прибывают в места размножения в Северной Америке раньше самок и что самцы в лучшем состоянии прибывают раньше. Эти ранее прибывшие особи имеют конкурентное преимущество в размножении: первый выбор лучших мест для гнездования и партнеров, а также возможность заменить яйца или птенцов, которые уступают хищникам. Но факторы, вызывающие раннее прибытие, плохо изучены.
Чтобы проверить свою гипотезу о том, что события, происходящие на зимовках птиц, влияют на их состояние и время прибытия в места размножения, Марра и его коллеги изучили американских горихвостов в двух местах их зимнего обитания на Ямайке - во влажных черных мангровых зарослях. лес и более сухая кустарниковая среда обитания небольших деревьев второго роста. Соотношение полов и возрастов горихвостки в этих местообитаниях было совсем иным: в густых мангровых зарослях преобладали более взрослые самцы, более агрессивные, вытесняя самок и молодых самцов в более сухие кустарники. В течение сезона исследователи обнаружили, что птицы во влажном лесу сохраняли массу тела и демонстрировали другие признаки крепкого физического состояния, в то время как птицы в кустарниковой среде обитания теряли массу тела и демонстрировали признаки ухудшения состояния. Эти факторы мало повлияли на зимнюю выживаемость птиц, но птицы в более плохом состоянии - в основном самки и молодые самцы в кустарниковых местообитаниях - медленнее улетали в места гнездования..
Чтобы связать зимние места обитания с событиями в местах размножения, исследователи использовали новый инструмент: сигнатуры изотопов углерода, которые варьировались в зависимости от зимних мест обитания. Углерод, как и другие элементы, встречается в природе с разным атомным весом, называемым изотопами. Растения поглощают углерод из атмосферы во время фотосинтеза и избирательно включают в свои ткани различные изотопы углерода. Структура или сигнатура изотопов углерода предсказуемым образом отличается для растений во влажной или более влажной среде по сравнению с растениями в более сухой среде. Марра и его коллеги протестировали насекомых, питающихся растениями в каждой среде обитания на Ямайке, и обнаружили, что они включили в свои ткани изотопную сигнатуру растений в этих средах обитания. Впоследствии было обнаружено, что горихвостки, питающиеся этими насекомыми, имеют такие же характерные для среды обитания признаки. Аналогичные результаты были получены для горихвостки, зимующей во влажных и сухих местах обитания в Гондурасе, что позволяет предположить, что эти изотопные различия характерны для влажных и сухих тропических мест обитания в широком географическом диапазоне.
Испытывая изотопы у американских горихвосток, когда они прибыли в Хаббард-Брук весной и обосновались в местах размножения, исследователи смогли определить, что ранними прибывшими действительно были те птицы, которые провели зиму во влажных условиях. тропические среды. Опоздавшие несли изотопную сигнатуру более сухой и кустарниковой среды. Таким образом, даже несмотря на то, что исследователи не знали фактического места зимовки отдельных горихвосток, прибывающих в Хаббард-Брук, они могли определить, какой тип среды обитания они занимали предыдущей зимой..
«Эти данные свидетельствуют о том, что перелетные птицы зимой конкурируют за место обитания хорошего качества, которого не хватает», - говорит Холмс. «Последствия могут проявиться на других этапах их годового цикла. Усилия по сохранению должны учитывать это взаимодействие факторов, влияющих на эти виды в течение года, включая не только количество, но и качество среды обитания, которую они занимают».