Исчезновение птиц с большим клювом привело к эволюции размера семян пальмы

 

 

На примере разных популяций одного вида бразильских пальм удалось показать, что в эволюции размера семян решающая роль принадлежала птицам — в первую очередь тем, которые были способны потреблять крупные плоды (например, туканам). На территориях, подвергнувшихся антропогенному воздействию, эти птицы давно истреблены или крайне малочисленны. Поскольку нет потребителей (а они же и разносчики) крупных семян, исчезают и образующие их пальмы. Их место занимают пальмы того же вида, но продуцирующие мелкие семена, которые разносятся другими птицами. В тех местах, где еще сохранились девственные леса и есть птицы, способные потреблять крупные семена, пальмы продолжают образовывать семена большого размера

Наблюдаемое повсеместно сокращение биоразнообразия — это не только вымирание видов, но порой и уменьшение внутривидового разнообразия, например, исчезновение из популяции наиболее крупных форм. Чаще всего такое происходит в результате прямого истребления их человеком. Но иногда возникает так называемый каскадный эффект — чреда воздействий «сверху вниз» через промежуточные трофические уровни. Так, человек в ходе промысла (охоты, рыбной ловли) может изымать хищников высшего уровня, находящихся на самом верху трофической пирамиды, а ослабление пресса этих хищников приводит к определенным сдвигам в популяциях их жертв — например, к изменениям размерной структуры. Фактически исследователи могут наблюдать при этом начало эволюционных преобразований, протекающих непосредственно у них на глазах.

Статья, появившаяся недавно в журнале Science, посвящена анализу необычной ситуации — изменению размеров семян одного вида пальм, Euterpe edulis, при исчезновении определенных видов птиц, ранее поедавших их плоды и таким образом осуществляющих их успешное расселение. Авторам работы (а это большая группа бразильских исследователей, а также их коллеги из Мексики и Испании) удалось собрать обширные данные по размеру семян пальмы Euterpe edulis в 22 популяциях этого вида из разных мест восточной части Бразилии (см. карту). Известно, что крупные семена E. edulis могут потребляться только птицами с большим размером клюва и глотки (диаметр глотки больше 12 мм), например, такими, как туканы (Ramphastos) или туканеты (Pteroglossus, Selenidera), тогда как мелкие семена поедаются многими видами птиц, в том числе и с небольшой глоткой (диаметр менее 12 мм). Хотя на первый взгляд может показаться, что крупный размер семян — признак для растений полезный, так как проростки их на ранних стадиях получают больше питательных веществ, у них есть и существенный недостаток: распространять их могут только птицы с большой глоткой.

В отсутствие таких птиц (а они нередко истребляются человеком), расселение пальм, образующих крупные семена, становится невозможным. Семена же, упавшие около материнского дерева, дают проростки, которые в дальнейшем обычно не выживают из-за напряженной внутривидовой конкуренции, нехватки света и грибковых заболеваний. Такая же участь постигает и проростки из мелких семян, если они остаются около материнского растения. Однако разносить мелкие семена могут многие птицы, в том числе и с небольшим клювом и неширокой глоткой. Птица, схватившая плод, обычно объедает мясистую часть, а само семя отрыгивает или выделяет с экскрементами. Всхожесть таких семян даже более высокая, чем семян, не тронутых птицами.

Статистический анализ всей совокупности данных выявил четкую тенденцию — уменьшение размера семян в районах с нарушенными человеком местообитаниями, там, где полностью истреблены или доведены до крайне низкой численности птицы, способные потреблять крупные плоды. К таким птицам, с диаметром глотки более 12 мм, относятся туканы, туканеты и еще ряд видов из других семейств. Именно они обеспечивают расселение крупных семян. Птицы с небольшой глоткой (диаметр менее 12 мм), например белошейный дрозд Turdus albicollis, встречаются как в нарушенных, так и в ненарушенных местообитаниях, причем в первом случае они обеспечивают расселение 98% семян, а во втором (там, где есть потребители крупных семян) только 33%. Измельчание семян произошло в нарушенных местообитаниях, там, где не было потребителей крупных плодов.

Согласно расчетам авторов, время, необходимое для произошедшей эволюции размера семян, оценивается примерно в 100 лет. Но плантации кофе, ради которых вырубались леса, начали разбивать в 1800-х годах. Таким образом, прошедшего времени хватило для того, чтобы сформировались наблюдаемые различия между размерами семян в нарушенных и ненарушенных местообитаниях.

 

 

A — плоды пальмы Euterpe edulis. B — туканет Selenidera maculirostris с семенем пальмы в клюве. Поедая мякоть плода, птицы отрыгивают семена (в некоторых случаях они проходят через кишечник). C — на земле видны отрыгнутые семена и плоды, которые не удалось унести (заметны следы от клюва птиц с небольшой глоткой). D — семена в экскрементах птиц (Penelope superciliaris). E — упавшие плоды и семена подвергаются воздействию патогенных грибов, а также поедаются животными. Фотографии разных авторов, смонтированные воедино, из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

 

 

Распределение частот семян разного размера (диаграммы вокруг карты), образуемых в 22 популяциях пальмы Euterpe edulis. Красными кружками (1–7) показаны популяции из нарушенных местообитаний, где питающиеся крупными плодами птицы были истреблены полностью или стали крайне малочисленными. Черными точками показаны популяции из ненарушенных местообитаний, где такие птицы еще остались. Красным и черным цветом выделены также соответствующие им диаграммы. Красная вертикальная черта на каждой диаграмме отмечает 12 мм — критический размер, соответствующий минимальному диаметру глотки птиц, способных потреблять крупные плоды. Зеленым цветом на карте показаны остатки леса. Из обсуждаемой статьи в Science

 

 

A — диапазон размеров семян пальмы E. edulis, потребляемых разными видами птиц. Горизонтальной чертой в каждом случае показано среднее значение, границы серого прямоугольника («ящика») определяются как среднее ±1 стандартная ошибка (standard error, SE), а 95-процентные доверительные интервалы задаются вертикальными линиями («усами»). Черные точки («выбросы», outliers) — единичные находки, не попадающие в границы доверительного интервала. Данные приведены для птиц, являющихся основными потребителями плодов E. edulis. Расшифровка названий птиц (слева направо): Ta — Turdus albicollis, Pn — Procnias nudicollis, Ps — Penelope superciliaris, Sm — Selenidera maculirostris, Pb — Pteroglossus bailloni, Rd — Ramphastos dicolorus, Rv — Ramphastos vitellinus.
B — вероятность распространения птицами семян разного размера (по горизонтальной оси — диаметр семени в мм). Коричневая кривая — нарушенные местообитания (нет потребителей крупных семян). Синяя кривая — ненарушенные местообитания (есть птицы, поедающие крупные плоды).
Из обсуждаемой статьи в Science

 

Источник: А. Гиляровelementy.ru / Mauro Galetti, Roger Guevara, Marina C. Côrtes, Rodrigo Fadini, et al. Functional Extinction of Birds Drives Rapid Evolutionary Changes in Seed Size // Science. 2013. — V. 340. — P. 1086–-1090.