дома нескучно
Как весело и с пользой пережить самоизоляцию

Глобальные эволюционные закономерности тепловой физиологии ящериц

9 November 2019
https://cdn.pixabay.com/photo/2017/05/09/21/49/gecko-2299365_960_720.jpg
https://cdn.pixabay.com/photo/2017/05/09/21/49/gecko-2299365_960_720.jpg

Виды могут иметь схожие термические допуски, если они обитают в похожей среде, благодаря фильтрации по общей родословной или окружающей среде и адаптации к местным условиям.

Но более ли надежно сохраняются верхние и нижние пределы температуры (критические тепловые максимумы и минимумы) и температуры тела в течение всей эволюционной истории или географии для популяций ящериц, распределенных по всему миру?

Обнаружено, что критические тепловые максимумы сильно консервативны, а местоположение составляет большую часть вариации, чем филогения. Примечательно, что термическая стойкость сохраняется по всей филогении, несмотря на критические тепловые минимумы, демонстрирующие незначительный нишевой консерватизм.

Температура тела, наблюдаемая во время полевых работ, показывает наибольшую степень консерватизма, при этом филогения является основной причиной колебаний. Это говорит о том, что склонность к терморегуляционному поведению, которое может смягчить температуру тела от колебаний температуры окружающей среды, аналогична внутри родословной.

Филогения и география ограничивают термические допуски аналогичным образом в пределах континентов, но по-разному в пределах кладов. Консерватизм термических допусков между линиями позволяет предположить, что потенциал местной адаптации для смягчения воздействия изменения климата на ящериц может быть ограничен.

Сходство в тепловых нишах видов в эволюционной истории (консерватизм филогенетической ниши) и географии может помочь в прогнозировании реакции на изменение климата.

Тепловая физиология и масштабы недавнего потепления успешно предсказывают характер недавнего вымирания ящериц, потенциально обусловленного изменением климата, ограничивающим активность видов с низкими верхними тепловыми пределами.

Тепловая физиология ящериц проявляет консерватизм как в филогенезе, так и в географии, поскольку некоторые лесные небанковские линии, остающиеся ограниченными тропиками и открытой средой обитания, простираются до умеренных зон.

Линии с филогенетически сохраненными термическими допусками вряд ли смогут адаптироваться к изменению климата на местном уровне. Виды с сильными географическими градиентами термической устойчивости с большей вероятностью могут использовать рассеивание и адаптацию для отслеживания своих экологических ниш в связи с изменением климата.

Может ли эволюционная история или география лучше объяснить глобальные закономерности тепловой физиологии ящериц?

В исследованиях использовался статистический метод для разделения дисперсии на пространственные и филогенетические вклады для следующих четырех тепловых метрик.

Были рассмотрены верхний и нижний тепловые пределы производительности (CTmax и CTmin), которые варьируются от 33,48 C до 51,08 C и от 1,98 C до 14,18 C соответственно, а также разность (8 C) между этими пределами (тепловая ширина допуска, ТШД).

CTmax и CTmin определяют, как окружающая среда влияет на тонус, а также чувствительность к острым тепловым нагрузкам.

Дополнительно мы рассматриваем температуру тела активности (ТТА), которая колеблется от 14,58 C до 42,18 C. Хотя ТТА иногда используется в качестве более доступного косвенного показателя тепловых допусков, на него дополнительно влияет выбор микроклимата.

Склонность к такому терморегуляционному поведению может быть сохранена в филогенетическом отношении и может позволить справиться с изменением климата с помощью буферизации окружающей среды.

И наоборот, такая буферизация может уменьшить выбор для повышенных CTmax и в конечном счете исключить эволюционные реакции, необходимые для преодоления долгосрочных климатических изменений.

Широкомасштабные модели температурных средств и сезонности представляют собой сильный выбор в тепловой физиологии. Действительно, CTmax рептилий связан с тепловой изменчивостью, CTmin - со среднегодовой температурой. Ограниченная температурная сезонность в тропиках выбирается для пониженного ТТА.

Температура тела в разных географических точках планеты поддерживается в меньшей степени, чем в истории эволюции. Филогения является причиной большинства вариаций в структуре ТТА.

Сильный филогенетический сигнал ТТА примечателен тем, что можно ожидать сильного влияния температуры воздуха и поверхностных температур, которые проявляют выраженные географические градиенты.

Однако многие виды ящериц способны поддерживать предпочитаемую температуру тела посредством поведенческой терморегуляции и выбора среды обитания. Склонность к терморегулятивному поведению варьируется в зависимости от родословной, но ее филогенетический консерватизм официально не оценивался. Влияние филогении и географии различается в зависимости от параметров термической устойчивости.

Сохранение терморегуляционных свойств линейных линий может изменить выбор и, следовательно, географическую терпимость. Схемы консерватизма схожи, если рассматривать скорее температурное пространство, чем географию, за несколькими исключениями. Выбор местообитаний может вызвать большее тепловое сходство, чем можно было бы ожидать, исходя из географии, и учитывать эти исключения.

Действительно, колебания температуры окружающей среды в большей степени обусловлены колебаниями ТТА и ТШД, чем географическим положением.

Похож ли ТТА-консерватизм в географических и филогенетических подмножествах?

Значение филогении сохраняется в Северной Америке и Южной Америке. В Австралии наблюдается больший консерватизм в отношении географического и температурного пространства, возможно, из-за его выраженного аридного градиента.

Консерватизм был значительно сильнее в филогении, чем в географии видов веретеницеобразные и сцинковые, и несколько сильнее – лацертиды (настоящие ящерицы). Оценки консерватизма варьировались в зависимости от географического и температурного пространства игуан, и были в целом низкими для гекконообразных.

Эти результаты свидетельствуют о том, что терморегуляторное поведение варьировалось глубоко внутри филогена ящерицы и продолжалось в условиях колонизации.

Суммарные вклады филогенов и пространства в паттернах термической устойчивости варьируются в зависимости от метрики.

Термические ниши муравьев и земноводных также характеризуются филогенетическим консерватизмом, тогда как для млекопитающих важнее география.

Тепловые допуски сохраняются глубоко в истории эволюции, а не определяются экологической фильтрацией, рассеиванием или локальной адаптацией (возможно, из-за ограничений адаптации).

Потенциал адаптации на местном уровне для смягчения воздействия изменения климата на ящериц может быть ограничен, особенно в тропиках, где узкие ТТБ могут соответствовать низким генетическим колебаниям и ограниченному эволюционному потенциалу.

Тем не менее, сильный филогенетический сигнал в температуре тела предполагает, что некоторые линии могут эффективно использовать терморегуляцию, чтобы избежать теплового стресса.