Большинство из нас знает, что наш биологический пол определяется спариванием X и Y хромосом во время зачатия.
Однако для многих видов диких животных пол потомства определяется после оплодотворения и часто зависит от факторов окружающей среды, таких как температура. Например, пол рептилий определяется температурой в гнезде во время инкубации яиц.
Текущие исследования показывают, что повышение глобальной температуры в результате изменения климата, как ожидается, приведет к появлению большего количества самок черепах, поскольку их потомство зависит от температуры гнезда. Но теперь команда биологов Технологического института Вирджинии обнаружила, что среда гнездования черепах в сельскохозяйственных средах обитания, которая в конечном итоге может снизить температуру гнездования, на самом деле может производить больше самцов.
Что еще хуже, исследователи обнаружили, что влияние сельскохозяйственной деятельности на соотношение полов усугублялось наличием загрязнения ртутью. Хотя известно, что ртуть может влиять на размножение рептилий, это исследование предоставляет первое документальное подтверждение того, что ртуть может влиять на определение пола. Было обнаружено, что распространенный и широко распространенный загрязнитель окружающей среды при передаче от матери к потомству еще больше увеличивает число потомков мужского пола.
Выводы, недавно опубликованные в журнале Biological Conservation, проливают новый свет на предсказания о температуре и определении пола у щелкающих черепах, Chelydra serpentina и многих других видов рептилий. Изучая последствия использования сельскохозяйственных земель как независимо, так и совместно с загрязнением ртутью, исследование дает новое понимание сложности прогнозов, связанных с климатом.
«Наша работа показывает, как рутинная человеческая деятельность может иметь неожиданные побочные эффекты для дикой природы», - сказал Уильям Хопкинс, профессор охраны дикой природы в Колледже природных ресурсов и окружающей среды и ведущий научный сотрудник Лаборатории экотоксикологии дикой природы и физиологической экологии в Технологический институт Вирджинии, руководивший исследованием. «Мы обнаружили сильные маскулинизирующие сдвиги в соотношении полов, вызванные взаимодействием двух наиболее распространенных глобальных изменений на планете: загрязнения и земледелия».
Команда работала вдоль реки Саут-Ривер в Вирджинии, где большое количество ртути сохраняется в реке и пойме из-за утечек с близлежащего производственного предприятия в реку с 1929 по 1959 год. Полевые эксперименты одновременно воспроизводились в лаборатории. использование температурных профилей с высоким разрешением для подтверждения результатов, полученных в полевых условиях.
В полевых условиях температурные датчики, размещенные в каждом гнезде, регистрировали температуру с интервалом в один час в течение всего периода инкубации, с середины мая по сентябрь. Каждые восемь дней отбирали пробы для определения влажности почвы, а рост растительности отслеживали по высоте, плотности и напочвенному покрову, окружающему гнезда.
Они обнаружили, что каймановые черепахи предпочитают сельскохозяйственные участки для гнездования, потому что они, естественно, выбирают открытые солнцу участки с рыхлой почвой, песком и растительными остатками, в которых роют свои гнезда. В начале лета самок привлекают открытые и солнечные сельскохозяйственные поля; участки быстро становятся затененными и охлаждаются, поскольку плотные монокультурные культуры растут в течение всего сезона. Более низкие температуры инкубации в гнезде означают, что рождается больше потомства мужского пола.
«Наши результаты показывают, что черепахи уходят из естественной среды гнездования в сельскохозяйственные места обитания, и это решение имеет нежелательные последствия для их репродуктивного успеха», - сказал Хопкинс. «Популяции черепах чувствительны к предвзятому соотношению полов, что может привести к сокращению популяции. Эти результаты особенно тревожны, потому что пресноводные черепахи являются одной из самых исчезающих групп позвоночных на земле."
Команда также проанализировала уровни ртути в материнской крови, собранной в полевых условиях, а также в одном случайно выбранном яйце из каждого отобранного гнезда. Они обнаружили, что более высокие концентрации ртути в материнской черепахе коррелируют с развитием большего количества потомства мужского пола, а черепахи, подвергающиеся воздействию как ртути, так и сельскохозяйственной тени, производят больше потомства мужского пола.
«Эти неожиданные взаимодействия вызывают новые серьезные опасения по поводу того, как дикая природа реагирует на изменения окружающей среды, вызванные деятельностью человека. Они также добавляют дополнительный уровень сложности к текущим прогнозам изменения климата», - сказал Хопкинс.
Общая передовая практика управления сохранением, по мнению исследователей, заключается в том, чтобы включить периоды невозделывания полей в районах, которые, как известно, поддерживают большое количество черепашьих гнезд. Для видов, вызывающих особую озабоченность, таких как древесная черепаха в Вирджинии, работа с землевладельцами по чередованию периодов роста урожая, установка средств защиты от хищников и осторожное обращение с техникой вблизи выявленных гнезд могут предотвратить чрезмерное затенение и повреждение гнезд.