Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Д. Элленберг
«Как не ошибаться». Глава из книги


Д. Дойч
«Структура Реальности: Наука параллельных вселенных». Глава из книги


В. Власов
В окаменевших лесах Аризоны


Н. Карпушина
Сокровище геометрии


Н. Семаков, А. Ковалев, А. Павлов, О. Федотова
Куда бежит магнитный полюс?


П. Образцов
«Удивительные истории о существах самых разных». Глава из книги


Б. Дружинин
Путешествие №1 по зоопарку элементов


К. Постнов
Быстрые радиовсплески: ключ к разгадке тайны


Н. Резник
Дорога на работу — путь к артриту


В. Гаврилов
Как зимующие птицы используют людей







Главная / Новости науки версия для печати

Глобальное потепление создало экологическую ловушку для очковых пингвинов


Очковый пингвин

Рис. 1. Африканский, или очковый, пингвин (Spheniscus demersus) с птенцами. Как и большинство других представителей отряда, очковый пингвин выращивает лишь двух птенцов в год. Фото с сайта photovolcanica.com

Потепление климата и интенсивный промысел значительно изменили распределение скоплений рыб в океанах, омывающих Южную Африку — ареал обитания редкого очкового пингвина (Spheniscus demersus). Международный коллектив исследователей выяснил, что молодые птицы при расселении стремятся в зоны апвеллинга, где происходит подъем богатых биогенными элементами глубинных вод. Эти акватории богаты жизнью и обычно обеспечивают обильную кормовую базу для рыбоядных птиц. К сожалению, они столь же привлекательны и для рыбаков, и из-за перепромысла численность ценных для пингвинов рыб резко сократилась. Кроме того, из-за потепления климата произошло перераспределение рыб в океане: изменились районы их нереста и сроки миграций. Всё это привело к тому, что традиционно предпочитаемые пингвинами акватории теперь стали бедны кормом. В результате смертность молодых птиц и без того редкого вида существенно возросла. Авторы статьи предлагают меры, которые помогли бы пингвинам приспособиться к изменившимся условиям.

Многочисленные карикатуры, посвященные глобальному потеплению и пингвинам, неизменно затрагивают тему таяния полярных льдов. Однако многие пингвины никогда не встречаются со льдами, поскольку живут на берегах теплых морей вдали от Антарктиды. Севернее всего обитают представители рода очковых пингвинов (Spheniscus): один из них, галапагосский пингвин (S. mendiculus), гнездится на Галапагосских островах, расположенных лишь немного южнее экватора. Гумбольдтов пингвин (S. humboldti) обитает на западном побережье Южной Америки, магелланов пингвин (S. magellanicus) населяет ее южную оконечность, а очковый, или африканский, пингвин (S. demersus) гнездится на берегах юга Африки. Как видно, и вдали от ледяного континента пингвины предпочитают области холодных течений — Перуанского, Бенгельского.

Название рода — очковые пингвины — связано с общей особенностью окраски — белой полосой, проходящей от клюва до лап и формирующей белую «маску» вокруг глаз. Африканский пингвин — самый крупный представитель, достигающий массы 3–5 кг при росте до 70 см. С окраской связано и другое его название — черноногий пингвин, а вот английское прозвище «ослиный пингвин» эта птица получила за своеобразный крик. В свою очередь, латинское название Spheniscus происходит от греческого слова «клиновидный», что связано с характерной формой крыльев-ласт; demersus буквально означает «утонувший», хотя речь идет скорее о нырянии, потому что очковый пингвин, как и все его сородичи, отлично плавает и добывает свою пищу исключительно в море.

В прошлом очковый пингвин серьезно пострадал от деятельности человека. Активный сбор яиц привел к быстрому сокращению популяций: если в начале XIX века общая численность оценивалась в 4 млн особей, то столетие спустя пингвинов осталось лишь 1,5 млн. Тем не менее в первые десятилетия XX века по-прежнему собирали сотни тысяч яиц. В 1988 году вид был взят под охрану. Сейчас его численность оценивается в 80 тысяч особей и продолжает снижаться. В поисках причин этого снижения международная команда орнитологов провела детальное исследование «жизненных историй» молодых пингвинов. Ученые предположили, что интенсивный рыбный промысел и изменение климата могли подорвать кормовую базу пингвинов в водах, омывающих юг Африки.

Последствия климатических изменений далеко не ограничивается температурным режимом: его каскадный эффект затрагивает все компоненты экосистемы. В последнее столетие подобные процессы происходят столь быстро, что многие животные попросту не успевают приспосабливаться к новым условиям — ведь даже в тех случаях, когда такое приспособление в принципе возможно, для коррекции врожденных программ поведения требуется длительный срок. И если взрослые особи, разыскивая подходящие для кормления или размножения места, могут опираться на свой жизненный опыт, то молодым зачастую остается полагаться на унаследованные от предков инстинкты. Но в условиях изменившейся среды биотопы, благоприятные в прошлом, нередко становятся для животных экологической ловушкой. Именно этот эффект, как показали авторы, повинен в резком снижении численности очковых пингвинов (рис. 2).

Схема, иллюстрирующая содержание обсуждаемой работы

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая содержание обсуждаемой работы: перепромысел и изменение климата привели к тому, что в прошлом богатые кормом акватории сейчас стали малопригодными для пингвинов. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology

Для доказательства своей гипотезы авторы получили детальные сведения о перемещениях особей изучаемого вида. Они пометили спутниковыми передатчиками 54 молодых особи (рис. 3) из 8 крупнейших колоний, разбросанных по всему ареалу вида. В течение 2011–2013 годов они регистрировали их перемещения, в сумме набрав более 3000 «пингвино-дней» слежения.

Молодые пингвины

Рис. 3. Молодые очковые пингвины с крылометками (см. Мечение животных). Фото с сайта sciencedaily.com

С мая по июль (то есть зимой в Южном полушарии) молодые пингвины переходят к самостоятельной жизни. Ученые обнаружили, что сеголетки (животные, родившиеся менее года назад) концентрируются в трех основных кормовых акваториях у берегов Намибии и ЮАР в области Бенгельского течения. При этом птицы из разных гнездовых колоний мигрируют в разных направлениях. Особи из западно-капской и намибийской популяции перемещаются к северу, из восточно-капской — к западу (рис. 4).

Колонии пингвинов

Рис. 4. Колонии пингвинов, в которых проводилось мечение (обозначены кружками), и основные акватории кормления молодых птиц (отмечены линиями тех же цветов). Двухбуквенными кодами отмечены крупнейшие города: SW — Свакопмунд, LU — Людериц, SH — Сент-Хелена Бэй (St. Helena Bay), CT — Кейптаун, PE — Порт-Элизабет. Пунктирной линией на врезке обозначен морской заповедник «Namibian Islands’ Marine Protected Area» (NIMPA). Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology

Авторы подчеркивают, что молодые пингвины не могут перенимать навыки поиска кормных мест от своих старших сородичей. Взрослые пингвины покидают районы гнездования раньше своих отпрысков и мигрируют в других направлениях, при этом они еще и активно изгоняют молодежь из своих групп. Что же служит ориентиром при расселении сеголеток? Нередко птицы следуют врожденным направлениям миграций, но это не случай очковых пингвинов: как говорилось выше, особи из разных популяций перемещаются в разных направлениях, явно ориентируясь на какие-то ощутимые признаки «благоприятности».

Авторы выяснили, что молодые пингвины предпочитают холодные воды с высокой продуктивностью фитопланктона — микроскопических водорослей и цианобактерий. Обилие фитопланктона у западных берегов ЮАР и Намибии (рис. 5) связано с процессом прибрежного апвеллинга. Обычно верхние слои тропических морей бедны биогенными элементами (прежде всего нитратами и фосфатами), поскольку они стремительно потребляются фитопланктоном. Однако в лишенных света глубинных слоях, где скапливаются остатки погибших организмов, концентрация дефицитных элементов намного выше. У побережий материков взаимодействие ветров и силы Кориолиса порождает завихрения, которые приводят к подъему глубинных океанических вод в поверхностные слои.

Обилие фитопланктона

Рис. 5. A — обилие фитопланктона в водах, омывающих юг Африки. Высокая концентрация хлорофилла a указывает на места массового развития одноклеточных водорослей. Белые кружки — колонии очковых пингвинов. Линиями обозначены центральные районы скоплений молодых птиц из восточно-капской (В.-К.), западно-капской (З.-К.) и намибийской (Намибия) частей ареала. Графики иллюстрируют зависимость биотопических предпочтений пингвинов (ось y): B — от концентрации хлорофилла a (мг/м3), C — температуры воды (°C). Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology

На спутниковых снимках богатые фитопланктоном акватории выявляют по концентрации хлорофилла a — ключевого пигмента в процессе фотосинтеза (рис. 5). Пингвинам же обнаружить продуктивные акватории помогает обоняние. Погибшие или стрессированные одноклеточные водоросли выделяют диметилсульфид — органическое вещество, содержащее серу. Кстати, именно небольшие концентрации диметилсульфида ответственны за специфический «запах моря». Для пингвинов этот запах имеет утилитарный смысл, так как он помогает им находить скопления фитопланктона (см. L. Amo et al., 2013. Olfactory detection of dimethyl sulphide in a krill-eating Antarctic penguin). Фитопланктон — основание пищевой цепи в морских экосистемах: микроскопическими водорослями питается зоопланктон, его поедают более крупные беспозвоночные и рыбы, а скопления рыб привлекают рыбоядных птиц. Неудивительно и то, что зоны апвеллинга уже давно стали ключевыми центрами промышленного рыболовства.

В прошлом зоны апвеллинга у берегов Южной Африки были местом массового нереста и нагула сардин и анчоусов (рис. 6). Молодые пингвины совершенствуют свое охотничье мастерство постепенно: вначале они предпочитают ловить медлительных мальков, а по мере взросления переходят на более калорийную взрослую рыбу. Еще недавно годовые циклы пингвинов и их добычи идеально соответствовали друг другу. Так, молодые пингвины у берегов Свакопмунда с начала зимы кормились мальками сардин; с приходом весны молодь рыб покидала эту акваторию, но на смену ей приходили нерестящиеся взрослые особи. Потепление вызвало изменения солености воды, и районы их нереста сместились в более прохладные южные воды. Этому способствовал и массовый вылов в наиболее продуктивных акваториях. Теперь высокое обилие анчоусов и сардин поддерживается лишь с мая по июль; в конце зимы эти рыбы мигрируют к югу для нереста в районе Игольного мыса (рис. 4).

Европейский анчоус

Рис. 6. Европейский анчоус (Engraulis encrasicolus), или хамса, — широко распространенный вид в акваториях у европейского и западноафриканского побережий. В последние десятилетия перепромысел привел к снижению численности этих рыб, а потепление климата и вызванные им изменения солености воды повлияли на выбор районов нереста и пути миграций. Фото © Alessandro Duci, с сайта commons.wikimedia.org

Таким образом, молодые пингвины из восточно-капской части ареала по-прежнему хорошо обеспечены рыбой. Однако особи из западно-капской и намибийской популяций не могут отследить перемещений рыб и надолго остаются в бедных кормом акваториях (рис. 5, 7), где основу их диеты составляют малопитательные морские бычки (Sufflogobius bibarbatus) и медузы. При этом взрослые пингвины уже не попадаются в экологическую ловушку и концентрируются в других акваториях, вероятно, опираясь на собственный негативный опыт. Как именно они отыскивают кормные места — вопрос для дальнейших исследований.

Обилие анчоуса и колонии пингвинов

Рис. 7. Обилие анчоуса и основные кормовые акватории очковых пингвинов в различные сезоны. A — обилие молоди анчоуса (возрастом до 1 года) в мае 2013 г., B — обилие взрослых анчоусов (старше 1 года) в ноябре того же года. Кружками обозначены колонии, в которых производилось мечение молодых пингвинов. Линиями обозначены центральные районы скоплений молодых птиц из восточно-капской (В.-К.), западно-капской (З.-К.) частей ареала. Графики на врезках показывают связь распределения пингвинов по акваториям с распределением соответствующих кормовых ресурсов. Осенью и зимой предпочтения пингвинов соответствуют распределению их корма, однако весной пингвины из западно-капских колоний остаются в малокормных акваториях. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology

Повышенная смертность среди молодых особей крайне негативно сказывается на динамике популяций. В восточно-капской популяции, которая не испытывает влияния экологической ловушки, с 2001 года происходило лишь незначительное снижение численности. Однако выживаемость молодых пингвинов из западно-капской популяции составляет всего 19%, что значительно меньше показателя, необходимого для поддержания стабильной численности (51%). Моделирование показало, что в 2015 году, в отсутствие экологической ловушки, западно-капская популяция была бы почти вдвое более многочисленной, чем сейчас (рис. 8).

Динамика численности очкового пингвина

Рис. 8. Многолетняя динамика численности очкового пингвина. Точки — наблюдаемые значения, линии — результаты моделирования (цветной заливкой показан 95-процентный доверительный интервал). Фиолетовым цветом показана динамика в восточно-капской, оранжевым — в западно-капской части ареала. Серой линией показана динамика в западно-капской части ареала при условии, что смертность молодых особей будет такой же, как в восточно-капской части, не испытывающей воздействия экологической ловушки. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology

Авторы статьи пришли к неутешительным выводам, что текущие меры по охране морей не смогут предотвратить потерь биоразнообразия. Лишь у 10% морских организмов охраняется более 5% видового ареала. Для спасения крупных морских животных необходимы обширные охраняемые акватории, значительно превосходящие по размерам существующие заповедники и учитывающие особенности их перемещений. Так, даже весьма обширный морской заповедник у берегов Намибии (рис. 4), площадь которого составляет около 10 000 км2, не может решить проблемы снижения численности морских птиц. Колонии пингвинов находятся в безопасности, однако районы нереста и нагула рыб, обеспечивающие кормом молодых особей, подвергаются интенсивному промыслу.

В настоящее время правительство Южной Африки активно разрабатывает меры по сохранению рыбных ресурсов, но, к сожалению, социально-экономические причины пока что не позволяют полностью запретить лов сардин и анчоусов у западных берегов юга Африки — хотя численность рыб уже давно пересекла критическую для пингвинов отметку. В качестве мер по охране вида авторы статьи предлагают создавать свободные от рыболовства зоны в ключевых для морских птиц акваториях, а также перевозить молодых пингвинов в районы, где они не станут жертвами экологической ловушки.

Источник: Richard B. Sherley, Katrin Ludynia, Bruce M. Dyer, Tarron Lamont, Azwianewi B. Makhado, Jean-Paul Roux, Kylie L. Scales, Les G. Underhill, Stephen C. Votier. Metapopulation tracking juvenile penguins reveals an ecosystem-wide ecological trap // Current Biology. 2017. V. 27. № 4. P. 563–568. DOI: 10.1016/j.cub.2016.12.054.

Антон Морковин


Комментарии (5)



Последние новости: ЭкологияОрнитологияАнтон Морковин

21.02
В пении флейтовых птиц обнаружены музыкальные принципы
07.02
Эволюция клювов демонстрирует ход адаптивной радиации у птиц
23.01
«Чудесные круги» в пустыне Намиб можно смоделировать
11.01
Многолетнее исследование черных ворон в Испании выявило преимущества коммунального гнездования
13.12
В птичьей песенке наследуются интервалы, а сами звуки выучиваются
25.11
Самцы дроздовидных камышевок определяют качество самки по размеру ее гнезда
21.11
Самцы коммунально гнездящихся тимелий предпочитают окружать себя родственниками
11.11
Из-за засухи в Африке луговые луни позже возвращаются в Европу
07.11
Узкая пищевая специализация бывает эволюционно невыгодной
28.10
Арктические хищники способны переключаться на альтернативные источники питания

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2017 III, II, I  2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия