Хотя Чарльз Дарвин жил и работал в 19 веке, современные биологи-эволюционисты далеки от того, чтобы исчерпать все направления исследований птиц и эволюции. Например, в 1990-х годах такие исследователи, как Расс Гринберг, орнитолог из Смитсоновского института в США, начали исследовать новый вопрос, касающийся взаимосвязи между климатом и эволюцией размера клюва. Этот вопрос был навеян правилом Аллена, которое гласит, что у теплокровных животных, живущих в холодном климате, конечности и придатки короче, чем у тех, кто живет в более теплом климате. Биологическим механизмом, лежащим в основе этого правила, является терморегуляция: большая площадь поверхности тела помогает животным лучше отводить тепло, тогда как меньшая площадь поверхности помогает им его сохранять. Поскольку клюв птицы играет большую роль в терморегуляции - он имеет множество кровеносных сосудов и не покрыт перьями - исследователи задались вопросом, порождает ли более жаркий климат более крупный клюв, а более холодный - более мелкий. Действительно, исследования показали, что климат влияет на размер клюва, но не на то, какой тип климата оказывает большее влияние в целом.
Прошлые исследования оставили открытым вопрос: «Какая из этих функций находится в стадии отбора?» Комментирует доктор Николас Райан Фридман, исследователь из отдела биоразнообразия и биосложности Окинавского института науки и технологий (OIST). «Птицы с маленькими клювами умирают летом, потому что им становится слишком жарко? Или птицы с большими клювами умирают зимой, потому что им становится слишком холодно?» В сотрудничестве с учеными из Чешской Республики д-р Фридман разработал исследование для изучения этого вопроса и в конечном итоге обнаружил, что зима, а не лето, оказывает большее влияние. Исследование опубликовано в журнале Evolution.
Доктор. Фридман и его коллеги решили решить этот вопрос, записав различия в размере клюва у австралийских медоедов и их союзников. Что делает эту группу птиц отличным объектом для этого исследования, так это то, что регион, в котором они обитают, - Австралия, Новая Гвинея и южная часть Тихого океана - демонстрирует огромные различия в климате и температуре - от тропических лесов Новой Гвинеи до засушливых пустынь центральной Австралии., в умеренные леса Тасмании. Это означает, что можно сравнивать различия между особями одного и того же вида, живущими в совершенно разных условиях.
После измерения клювов 158 различных видов с использованием образцов из Австралийской национальной коллекции дикой природы и сравнения размеров клювов с климатом исследователи не обнаружили корреляции с летними температурами, но явную корреляцию с зимними - самые холодные зимы были связаны с самые маленькие клювы, в то время как более теплые зимы ассоциировались с более крупными клювами.
До Dr. Фридман и его коллеги сообщили, что это новое давление окружающей среды на размер клюва, зимние температуры и привычки питания считались самой большой движущей силой в эволюции клюва. Например, с 1970-х годов Питер и Розмари Грант, знаменитый дуэт, измеривший процесс эволюции в режиме реального времени на Галапагосских островах, изучали, как размер клюва может изменяться в зависимости от наличия пищи в течение короткого периода времени.
"Как здорово!" Доктор Фридман комментирует. «Но из этого еще не ясно, является ли адаптация для повышения эффективности кормления единственным или даже самым важным фактором, определяющим эволюцию клюва на протяжении миллионов лет».
Что уникально в исследовании доктора Фридмана и его коллег, так это то, что оно позволило заглянуть в необычно широкие эволюционные временные рамки. Сравнивая множество различных видов птиц, исследователи смогли погрузиться в очень далекое прошлое и обнаружить морфологическое значение зимних температур. Следующим шагом было бы лучше понять взаимосвязь между этими двумя факторами - эффективностью питания и зимними температурами - в общей истории эволюции клюва.