Это был август 2017 года, за несколько дней до того, как катастрофический ураган обрушился на небольшой остров Карибского архипелага Тёркс и Кайкос, и некоторые жители были совершенно не готовы к этому. В то время как островитяне были заняты оснащением домов или вылетали из страны, многим эндемичным островным ящерицам не хватало эволюционных отбивных, чтобы справиться с предстоящим потопом.
Колин Дониху, научный сотрудник Гарвардского университета, научный сотрудник Национального научного фонда, и его коллеги только что завершили исследование, в котором они снимали, захватывали и измеряли анолы Тёркс и Кайкос, пытаясь выяснить, планируется ли запланированное уничтожение инвазивных черных крыс. острова будут иметь какое-либо влияние на поведение и тела ящериц.
Все прошло по плану до четырех дней после того, как Донихуэ ушел. Ураган «Ирма» обрушился на Теркс и Кайкос, а затем двинулся на северо-запад, чтобы поразить материковую часть Флориды, после чего через две недели после его разрушительного следа последовал ураган «Мария», который должен был нанести ущерб Пуэрто-Рико и Доминике.
Исследователь сразу же был обеспокоен коллегами, работающими над другими аспектами проекта по уничтожению крыс. Но после того, как первоначальные угрозы утихли, его мысли обратились к науке - опрос ящериц, который он помог провести за несколько дней до этого, предоставил редкую возможность определить не только то, как штормы влияют на популяцию ящериц, но и какие черты лучше всего оснащены ящерицами, чтобы выжить шторм.
«Мы поняли, что находимся в уникальном положении, так как в последний раз видели этих ящериц», - говорит он. Через шесть недель после ухода Донихуэ он вернулся на остров, повторяя измерения ящерицы.
Расположение Pine Cay и Water Cay по отношению к ураганам Ирма и Мария. 8 сентября 2017 года ураган Ирма обрушился непосредственно на Теркс и Кайкос (черный круг). Спустя две недели, 22 сентября, архипелаг в Вест-Индии снова подвергся удару, на этот раз ураганом Марией. (Донихуэ и др. Картографические данные: Google, © 2018 DigitalGlobe) Он и его коллеги обнаружили, что многие ящерицы не пережили шторм, и те, которые, вероятно, сделали это благодаря ключевым различиям в пропорциях их тела.
В то время как другие исследования изучали влияние, которое ураганы оказали на животных, таких как птицы, лягушки и приматы, они в основном имеют дело с последствиями, поскольку исследователям трудно предсказать путь будущих штормов. Донихью говорит, что это новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature , является первым в своем роде взглядом на физические характеристики населения до и после.
«То, что мы зафиксировали, является убедительным примером естественного отбора из-за урагана», - говорит Донихуэ.
В обеих поездках они провели исследование, пройдя через два небольших острова в Теркс и Кайкос - Пайн-Кей и Уотер-Кей. Они будут ловить ящериц вдоль этих троп, используя длинные шесты, снабженные узлами скольжения на конце. В первой поездке они привели около 70 ящериц обратно в лабораторию и измерили их различные части тела.
У ящериц Anolis есть специальные toepads, которые позволяют им цепляться за гладкие поверхности. Исследователи сделали макрофотографии toepads и измерили их площадь поверхности. Они обнаружили, что острие уцелевших ящериц после урагана было значительно больше, чем у предыдущих. (Колин Донихуэ) На обратном пути Донихью говорит, что он стал свидетелем значительных разрушений, как для человеческих сооружений, так и для деревьев и дикой природы, с крыш, сорванных с домов, деревьев перевернутых и растительности, сорванной с его листьев. Исследователи работали значительно усерднее, чтобы поймать достаточное количество ящериц из-за относительной нехватки анолов, но в итоге их оказалось больше 90.
В среднем они обнаружили, что выжившие были меньше и имели разные физические характеристики.
Накладки на передних лапах были примерно на 9 процентов больше, а на задних лапах - примерно на 6 процентов. Донихью говорит, что большие подушечки пальцев ног будут иметь решающее значение, так как гекконоподобные придатки позволят им улучшить сцепление с ветвями или листьями перед лицом ураганных ветров.
Ученые обнаружили, что передние ноги выживших были в среднем на 2 процента длиннее, но они были удивлены, обнаружив, что задние ноги были примерно на 6 процентов короче.
Чтобы выяснить, почему, они провели еще один эксперимент на захваченных анолах, чтобы увидеть их стратегии выживания. Они выпускали ветры на уровне ураганов, используя воздуходувку для листьев на захватывающих анолисах на деревянном насесте, похожем на ветку дерева. Ящерицы сначала поместили окуня между собой и ветром, а затем упростили свое тело, чтобы получить наименьшее воздействие искусственной бури. Они прижали руки близко к телу и опустили головы, но исследователи заметили, что их задние ноги были заметно подвержены действию ветра.
«По мере того, как скорость ветра увеличивалась все больше и больше, эти задние лапы все больше и больше ловили ветер, выступая в роли паруса, пока в конечном итоге задние конечности не сорвались с окуня, - говорит Донихуэ.
(В этом эксперименте ящерицы не пострадали, и все были освобождены до исходной точки захвата.)
Анолисы некоторое время держались за передние конечности, прежде чем их сдуло в мягкую стену позади. «Никто из ящериц не пострадал, все были возвращены к месту их отлова», - подчеркивает Донихью, но добавляет, что во время самого урагана ящерицы с более крупными задними ногами, вероятно, были бы выброшены в море.
Он говорит, что возможно, что некоторые ящерицы с этими чертами были выброшены в сосновые и водяные котлованы во время штормов, но это маловероятно. «Это естественный отбор в действии», - говорит он.
Снимки, на которых показано поведение ящерицы в условиях сильного ветра (Колин Донихуэ) Марта Муньос, профессор биологии в Политехническом институте и государственном университете штата Вирджиния, которая изучает ящериц и саламандр, говорит, что исследование является захватывающим и «действительно классным», поскольку оно показывает пример эволюции, происходящей в реальном времени - то, о чем научное сообщество не задумывалось возможно с позвоночными, пока исследование, опубликованное в 2006 году, не показало, как засуха может повлиять на естественный отбор среди зябликов Дарвина.
«Я думаю, что это обогащает наше понимание того, как организмы реагируют и подвергаются воздействию современного избирательного давления», - говорит Муньос, который не принимал участия в исследовании Донихуэ.
Донихью говорит, что необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы определить, будет ли этот естественный отбор распространяться на следующее поколение анолов Тёркс и Кайкос, но Муньос не удивится, увидев улучшенную способность цепляться за ящериц, продвигающихся вперед.
«Эволюция шокирует нас тем, насколько быстро она может быть», - говорит она. «Вам нужно только одно поколение, чтобы наблюдать эволюцию, происходящую даже у позвоночных».
Донихью полагает, что вполне возможно, что анолы могут вернуть себе более крупные задние лапы, поскольку в повседневной жизни эта черта помогает им прыгать, избегая хищников или ловя добычу.
«Они постоянно поддерживают обратную связь в своей среде», - говорит он, добавляя, что люди, адаптированные к одним условиям, могут не выжить в других.
Беспокойство вызывает Дэвид Спиллер, специалист по проектам в Калифорнийском университете, Дэвис, который принимал участие в исследовании воздействия ураганов Ирен в 2011 году и Сэнди в 2012 году на уровень популяции кубинских бурых анолов ( anolis sagrei ) на небольших островах на Багамах. что изменение климата может негативно повлиять на эту обратную связь, если ураганы станут более частыми и все более разрушительными, как и предполагалось.
«Если беспорядки становятся еще более частыми, виды не будут адаптироваться к окружающей среде так же хорошо», - говорит Спиллер, который не принимал участия в исследовании Донихуэ. «Это держит их в равновесии».
Муньос соглашается: «Что если черты, которые позволяют вам пережить серьезное воздействие, вступают в конфликт с чертами, которые обычно отбираются по другим причинам?»
