Аннотация:
Императорский пингвин, максимальная высота которого может достигать около 1,2 метра, является самым известным пингвином, но в южном полушарии обитают еще 17 видов пингвинов. Поскольку многие из этих пингвинов обитают на отдаленных островах, редко посещаемых учеными, они долгое время оставались недостаточно изученными. Эта изоляция может быть причиной того, что ученые ранее не заметили новый вид папуасских пингвинов на островах Кергелен. Острова Кергелен, также известные как «Пустынные острова», находятся примерно в 3220 километрах от ближайшего места постоянного проживания населения.
Международная исследовательская группа под руководством ученых из Чили и Калифорнийского университета в Беркли опубликовала в журнале «Коммуникационная биология» статью, в которой объявила об этом открытии. Впервые за более чем сто лет официально назван новый вид пингвинов.
С помощью генетических данных исследователи обнаружили, что широко распространенные папуасские пингвины, которые в прошлом считались одним и тем же видом, на самом деле состоят из четырех разных видов. Один вид пингвинов так долго оставался непризнанным, потому что он очень похож на других папуасских пингвинов, с черной спиной и белым брюхом. Такая окраска помогает им скрываться от хищников и повышать эффективность охоты на добычу в океане.
Недавно обнаруженные пингвины почти неотличимы от других пингвинов Gentoo, за исключением небольших различий в размерах и вокализации. Поскольку различия во внешности минимальны, но имеются существенные различия в генах, исследователи относят их к «загадочным видам».
Исследователи также подтвердили, что три другие группы, ранее считавшиеся подвидами папуасских пингвинов, генетически достаточно уникальны, чтобы их можно было признать полноценными видами. Будущее недавно обнаруженного юго-восточного папуасского пингвина, Pygoscelis kerguelensis, и двух других видов папуасских пингвинов также остается неопределенным, поскольку изменение климата меняет антарктическую и субантарктическую среду обитания.
В настоящее время кажется, что только южный папуасский пингвин Pygoscelis ellsworthi может избежать серьезного воздействия и даже получить выгоду от расширения своего ареала в Антарктике.
Джулианна Вианна, один из ведущих авторов статьи и профессор экосистем и окружающей среды Национального университета Андреса Белло в Сантьяго, Чили, сказала, что в Антарктиде изменение климата угрожает не папуанским пингвинам, а другим видам пингвинов; но в субантарктическом регионе особую тревогу вызывают папуанские пингвины. Субантарктический регион расположен к северу от Антарктиды и состоит из ряда отдаленных островов, находящихся под юрисдикцией Чили, ЮАР, Франции, Нидерландов, Австралии и Новой Зеландии.
Вианна отметила, что природоохранные агентства в соответствующих странах должны признать эту проблему и принять соответствующие меры для спасения этих трех видов папуасских пингвинов.
Вианна вместе с Ларри Боуи, учёным из Калифорнийского университета в Беркли, и Эли Пулланом, учёным из Чилийского университета, собрала экспертов-исследователей пингвинов из разных стран для проведения нового исследования генома. Некоторые учёные ранее предполагали, что может существовать целых шесть подвидов папуасских пингвинов, однако исследователи долгое время не могли прийти к единому мнению относительно их классификации.
Новое исследование основано на полных последовательностях генома 64 пингвинов. Образцы были взяты из 10 гнездовых колоний, впервые охватывающих почти весь географический ареал папуасских пингвинов. Исследователи также сравнили физические и экологические характеристики пингвинов, включая их окраску, крики, время размножения, типы пищи и пищевое поведение.
Боуи — директор Музея зоологии позвоночных Калифорнийского университета в Беркли. Он сказал, что из всех пингвинов классификация папуасских пингвинов, пожалуй, самая противоречивая. Уже более века учёные спорят, на сколько видов или подвидов их следует разделить. В данной статье делается попытка ответить на этот вопрос, используя передовые комплексные методы исследования.
Боуи и Вианна уже почти десять лет сотрудничают в изучении эволюции и разнообразия пингвинов. В 2019 году они опубликовали исследование, в котором говорится, что пингвины возникли недалеко от Австралии и Новой Зеландии около 22 миллионов лет назад. Позже императорские пингвины и королевские пингвины разделились на две разные группы, заселившие Антарктический и субантарктический регионы соответственно.
Около 12 миллионов лет назад образовалось Циркум-Антарктическое океанское течение, подтолкнув другие виды пингвинов к распространению в субантарктический регион. С тех пор пингвины постепенно обосновались на отдаленных островах, а их распространение достигло даже севера Африки и некоторых частей Южной Америки.
Пингвины Генту отличаются от многих других пингвинов тем, что едят очень разнообразную пищу и охотятся практически на любое существо, которое можно поймать под водой. Поскольку популяция криля сокращается, такая гибкость в кормлении становится преимуществом. Напротив, численность императорских пингвинов и пингвинов Адели, рацион которых более специализирован, сокращается, в то время как популяция папуасских пингвинов на Антарктическом полуострове продолжает расти.
Исследователи полагают, что такое легко адаптируемое поведение при поиске пищи также способствует образованию новых видов. Папуанские пингвины обычно добывают корм рядом со своими гнездовыми колониями и каждый год возвращаются в одну и ту же гнездовую колонию. Со временем изолированные популяции приобрели уникальные поведенческие и экологические характеристики.
За последние 300 000–500 000 лет эти изолированные островные популяции постепенно превратились в различные виды. Ученые говорят, что антарктические фронты также усиливают эту дифференциацию. Антарктические фронты могут вызывать значительные различия в температуре и солености воды, ограничивая перемещение животных между регионами.
К северу от антарктического фронта вода относительно теплая и соленая. Здесь обитает восточная линия Pygoscelis taeniata, обитающая на островах Крозе, Марион и Маккуори; и северная линия Pygoscelis papua, в основном встречающаяся на Фолклендских островах, также известных как Мальвинские острова, и на близлежащем острове Мартилло в Южной Америке.
Недавно обнаруженная юго-восточная линия Pygoscelis kerguelensis эволюционировала на острове Кергелен, а также может быть распространена на близлежащем острове Херд и обитать вблизи антарктического фронта.
К югу от антарктического фронта находится южная линия Pygoscelis ellsworthi. Это крупнейшая популяция папуасских пингвинов, обитающая на Антарктическом полуострове, вдоль побережья Антарктиды и на Южной Георгии.
Это геномное исследование провел аспирант Чилийского университета Дейли Нолл. По сравнению с более ранними исследованиями, исследовательская группа проанализировала более широкий спектр генов и изучила тысячи однонуклеотидных полиморфизмов. Результаты показывают, что разные виды адаптировались к соответствующей среде обитания на генетическом уровне.
Например, у южных папуасских пингвинов, живущих в Антарктиде, больше генов, связанных с выработкой тепла, накоплением жира и восприятием света. Исследователи полагают, что эти характеристики помогают им справляться с сильным холодом, сезонными изменениями солнечного света и сильно отражающими ледяными поверхностями.
Восточные пингвины Папуа имеют больше генов, связанных с эффективным метаболизмом углеводов и улучшенными способностями к нырянию. Эти генетические особенности, связанные с транспортировкой кислорода, ростом кровеносных сосудов, функцией митохондрий и развитием легких, возможно, помогли им нырять на более длительные периоды времени в водах с низким содержанием питательных веществ.
Между тем, северные папуасские пингвины, живущие в Южной Америке, обладают генетическими особенностями, связанными с пищеварением, функцией сердца и мышечной активностью. Исследователи полагают, что эти изменения могут помочь им продолжать подводную деятельность по поиску пищи в течение длительных периодов времени.
Чтобы спрогнозировать влияние изменения климата на папуасских пингвинов, ученые использовали климатические модели, чтобы оценить, в каких районах все еще может быть подходящая среда обитания в 2050 году. При сценарии умеренного потепления папуасские пингвины на субантарктических островах могут потерять всю подходящую среду обитания на существующих островах, а близлежащие альтернативные места для миграции будут ограничены.
Напротив, папуасские пингвины из антарктического региона могут распространиться дальше в Антарктиду. По мере сокращения морского льда и сокращения популяций криля, популяция императорских пингвинов, пингвинов Адели и антарктических пингвинов может сократиться, оставив больше места для папуасских пингвинов.
Вианна отметила, что многие пингвины в неантарктических районах также сталкиваются со все более серьезными угрозами, включая потепление океана, разрушение среды обитания, появление таких хищников, как крысы и собаки, конкуренцию со стороны коммерческого рыболовства и случайный захват в рыболовные сети.
С точки зрения изменения климата островные виды с чрезвычайно низкой популяцией могут столкнуться с теми же рисками, что и субантарктические папуасские пингвины, сказала она. Галапагосские пингвины и другие островные пингвины являются эндемичными видами, и им практически некуда деваться, как только их среда обитания изменится. Острова настолько отдалены, что пингвинам трудно адаптироваться и переселиться в другие районы для создания популяций.
Боуи сказал, что крупномасштабные геномные данные, собранные в ходе этого исследования, также могут помочь в дальнейших исследованиях по сохранению видов в будущем. Вианна в настоящее время использует геномы пингвинов для поиска генетических признаков, связанных с устойчивостью к птичьему гриппу. Птичий грипп поражает пингвинов, других птиц и млекопитающих по всему миру. Ожидается, что полученные результаты помогут ученым определить популяции пингвинов, наиболее уязвимые к этой болезни.
Боуи сказал, что полногеномное секвенирование не только меняет возможности ученых изучать адаптацию и дифференциацию видов, но также имеет очень важное природоохранное значение.
Комментарии