пагофилия
Пагофилия или пагофилия — это предпочтение или зависимость от водяного льда для некоторых или всех видов деятельности и функций. Термин «пагофила» происходит от древнегреческого слова pagos, означающего «морской лед», и philos, означающего «любящий».
Пагофильные животные, растения и т. д. предпочитают жить во льду или выполнять во льду определенные виды деятельности. Например, некоторые ледяные тюлени описываются как пагофилы, поскольку они приспособились к размножению и питанию в зависимости от своей ледяной среды обитания. Предпочтение замороженной среды обитания наблюдалось у нескольких видов млекопитающих, птиц и беспозвоночных.
Эволюционная и адаптивная основа
[ редактировать ]Считается, что зависимость и предпочтение льда и снега имеют эволюционную основу, восходящую к последнему ледниковому периоду , примерно 2,6 миллиона лет назад. В период, когда земля была покрыта ледяными панелями, предки пагофильных млекопитающих по необходимости развили способность охотиться на льду и вокруг него. Некоторые исследователи утверждают, что жизнь зародилась в ледяных средах обитания в виде микроорганизмов, способных выживать в суровых условиях. Более того, изучение пагофильных организмов на Земле способствовало убеждению, что жизнь присутствует и на других чрезвычайно холодных планетах. [ 1 ] Выживание в экстремальных средах обитания, таких как ледяные, возможно благодаря поведенческой и/или физиологической адаптации. Эти адаптации могут включать: спячку , изоляцию в виде жира или жира, усиленный рост волос или перьев или присутствие антифризоподобного фермента. [ 2 ] [ 3 ]
Пагофилия полезна для выживания и часто имеет решающее значение. Пагофильные млекопитающие могут использовать лед как платформу, чтобы приблизиться к добыче или уйти от хищников. Морской лед также можно использовать для размножения, воспитания молодняка и других видов поведения, если на льду риск нападения хищников меньше, чем на суше. Для многих животных основной источник пищи может находиться также вблизи льда или в воде подо льдом.
У млекопитающих
[ редактировать ]Фокиды
[ редактировать ]Семейство Phocidae — семейство ластоногих, известных как «настоящие тюлени». Исследование Стирлинга (1983) показало, что образование большого количества льда на береговых линиях примерно 15–5 миллионов лет назад вынудило многих ранних тюленей-зубовидных адаптировать свое поведение при размножении и питании в связи с их ледяной средой обитания. [ 4 ] По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, ледяные тюлени обитают в Арктике и Антарктике. [ 5 ] Поведение размножения, в частности выкармливание детенышей, было тщательно исследовано у тюленей, живущих во льду . Также изучалась эволюция пищевого поведения и рациона ледяных тюленей как в Арктике, так и в Антарктике.
Ледовый период и лактационный период
[ редактировать ]
Среди светлых тюленей существуют некоторые различия в поведении матери и детеныша во время лактации. Изменения зависят от доступа к воде, риска нападения хищников и доступа к пище. Существует две основные стратегии размножения тюленей в ледяных местах обитания. Первая стратегия наблюдается у серых тюленей , хохлача и гренландского тюленя . У этих животных короткий период лактации, в течение которого большое количество энергии передается от матери к щенку. Щенки в это время малоподвижны и еще не вошли в воду. У морского зайца детенышам в течение более длительного периода времени передается меньше энергии, детеныши входят в воду и начинают питаться самостоятельно, еще получая молоко от матери. [ 6 ]
Исследователи утверждают, что оба поведения имеют адаптивную основу. В более длительный период лактации, когда щенкам передается относительно небольшое количество энергии в течение длительного периода времени, щенки остаются ближе к своим матерям и защищены от хищников. В более короткий период лактации щенки отнимаются от груди в молодом возрасте и в результате становятся самостоятельными в кормлении. Помимо ранней самостоятельности, молоко, которое дают щенкам в этот короткий период, имеет очень высокую энергетическую ценность. [ 7 ]
Эволюция коротких периодов лактации и высокой передачи энергии связана с средой обитания тюленей. Виды, которые рожают детенышей на стабильном субстрате, таком как земля или « припай » (который прикреплен к земле), имеют более длительные периоды лактации и требуют больше времени для достижения независимости в питании. Виды, которые рожают на нестабильных ледяных панелях, имеют короткие и эффективные периоды лактации, так что их детеныши могут достичь независимости и развить достаточный слой жира / жира до того, как лед растает или сдвинется с места. [ 7 ] Короткие периоды лактации у большинства светящихся тюленей являются адаптацией, которая позволила им добиться успеха и процветать на льду. Щенки получают большое количество жира в течение короткого периода лактации и, таким образом, достигают независимости в молодом возрасте.
Подача льда
[ редактировать ]Исследования кольчатых нерп в Арктике показали, что молодые тюлени потребляют в основном беспозвоночных , а взрослые тюлени - в основном арктическую треску. Различия в питании молодых и старых тюленей, вероятно, связаны с различиями в способностях к дайвингу и опыте добывания пищи. Добыча беспозвоночных облегчается молоди тюленей из-за отсутствия у них охотничьего опыта. Однако взрослые ледяные тюлени предпочитают употреблять рыбу из-за ее высокого содержания энергии. [ 8 ]
Ныряющее поведение имеет решающее значение для охоты на взрослых тюленей. [ 8 ] Тюлени преследуют свою добычу, в первую очередь рыбу, ныряя под припай. Умение нырять подо лед важно для ловли добычи. Исследования Дэвиса и др. подчеркнул важность видения тюленей. При погружении глубоко подо лёд ограниченное освещение затрудняет охоту. [ 9 ] Адаптация зрения тюленей-амфибий способствовала развитию пагофилии у тюленей. [ 9 ] [ 10 ]
Белый медведь
[ редактировать ]
Белый медведь (Ursus maritimus) зависит от морского льда для охоты и питания. Тюлени являются основным источником пищи для белых медведей, поэтому количество времени, которое они проводят на льду, во многом зависит от популяции ледяных тюленей. Исследования Мауритцена и др. указал, что выбор среды обитания белого медведя (т.е. лед или земля) определяется поиском баланса между преимуществами обилия добычи на льду и дополнительными затратами энергии в ледяных средах обитания. Более того, белые медведи, живущие на динамичном, постоянно меняющемся «открытом льду», имеют больший доступ к добыче, чем те, которые живут на припае . [ 11 ]
U. maritimus обладают рядом приспособлений, позволяющих им выживать в суровых и холодных условиях. Эти терморегуляторные приспособления, обеспечивающие пагофильный образ жизни медведей, включают толстый слой меха, толстую шкуру и слой жира, также называемый ворванью . [ 12 ]
У птиц
[ редактировать ]Несколько видов морских птиц обитают на ледяных шапках как в Арктике , так и в Антарктике . [ 13 ] Г. Л. Хант из Калифорнийского университета исследовал основы адаптации морских птиц , обитающих в «среде, подверженной влиянию льда». Согласно его исследованию, морской лед может не только препятствовать доступу к возможностям добывания пищи, но и предоставлять дополнительные возможности для добывания пищи. И в Северном Ледовитом, и в Антарктическом океанах большие популяции зоопланктона , водорослей и мелкой рыбы обитают непосредственно подо льдом . Доступ к расширенным возможностям добычи пищи является правдоподобным объяснением пагофилии морских птиц. [ 13 ]
Род Пагофила
[ редактировать ]Род Pagophila — род птиц, состоящий только из одного вида: Pagophila eburnea , также известного как белая чайка . Белая чайка встречается в Арктике , в самых северных частях Европы и Северной Америки.
Белые чайки питаются ракообразными , рыбой и грызунами, а также считаются приспособленцами- падальщиками . Чайки часто следуют за пагофильными млекопитающими, такими как тюлени и белые медведи , и питаются остатками своей добычи.
У беспозвоночных
[ редактировать ]
морского льда Беспозвоночные служат важным источником пищи для многих пагофильных видов позвоночных . [ 14 ]
Гаммарус Вилькицкий
[ редактировать ]Gammarus wilkitzkii — вид амфипод , обитающий подо льдом Арктики. Этот организм использует относительно широкий спектр источников пищи, включая детрит , морские водоросли и остатки других ракообразных. В результате суровой подледной среды обитания Gammarus wilkitzkii разработал широкий спектр источников питательных веществ, компенсирующих температурные и пространственные изменения льда. [ 15 ]
Эдвардсиелла андрилле
[ редактировать ]Edwardsiella andrillae — недавно обнаруженная «любящая лед» актиния, обнаруженная в Антарктиде. Белые анемоны наблюдали ученые Антарктической программы геологического бурения ( ANDRILL ). Организмы живут, зарывшись во льду, перевернутые щупальцами вниз, «выступая в холодную воду». Это первый вид актиний, который живет во льду, а не на дне океана. Исследования диеты и образа жизни Edwardsiella andrillae продолжаются. [ 16 ]
Влияние изменения климата
[ редактировать ]
Изменение климата и сокращение морского льда в полярных регионах оказали значительное воздействие на организмы, которые предпочитают ледяную среду обитания или зависят от нее. «Стохастический прогноз численности популяции» показал, что к концу 21 века, вероятно, произойдет резкое сокращение популяции белых медведей. Белые медведи полагаются на тюленей и рыбу как на основной источник пищи. Хотя медведи могут охотиться на наземных млекопитающих, таких как карибу и лиса, они могут выжить за счет наземной добычи всего около 6 месяцев. Без обилия морского льда белые медведи не смогут получить доступ к тюленям и рыбе и, таким образом, могут умереть от голода. [ 17 ] Эти прогнозы сыграли важную роль в принятии решения о включении белого медведя в список видов, находящихся под угрозой исчезновения, в соответствии с Законом США об исчезающих видах. [ 17 ]
Помимо угрозы популяциям белых медведей, исследователи также утверждают, что изменение климата также повлияет на популяции тюленей. «Утрата среды обитания в их традиционных районах размножения [повлияет] на изменения в распределении и, по всей вероятности, на сокращение численности». [ 18 ] Тюлени используют лед, чтобы вскармливать своих детенышей и обучать их охоте; однако из-за сокращения льда из-за изменения климата тюлени не могут научить своих детенышей охотиться до окончания периода лактации. [ 4 ] Изменение климата представляет значительную угрозу для пагофильных животных. [ 17 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Редекер, КР; Чонг, JPJ; Агион, А.; Ходсон, А.; Пирс, Д.А. (1 декабря 2017 г.). «Микробный метаболизм напрямую влияет на следы газов в (суб)полярных снежных покровах» . Журнал интерфейса Королевского общества . 14 (137): 20170729. doi : 10.1098/rsif.2017.0729 . ISSN 1742-5689 . ПМЦ 5746576 . ПМИД 29263129 .
- ^ Гейзер, Фриц (2013). «Гибернация» . Современная биология . 23 (5): Р188–Р193. Бибкод : 2013CBio...23.R188G . дои : 10.1016/j.cub.2013.01.062 . ПМИД 23473557 .
- ^ Стори, Кеннет Б.; Стори, Джанет М. (2017). «Молекулярная физиология морозоустойчивости позвоночных» . Физиологические обзоры . 97 (2): 623–665. doi : 10.1152/physrev.00016.2016 . ПМИД 28179395 .
- ^ Jump up to: а б Джонстон, Дэвид В.; Бауэрс, Мэтью Т.; Фридлендер, Ари С.; Лавин, Дэвид М. (4 января 2012 г.). «Влияние изменения климата на гренландского тюленя (Pagophilus groenlandicus)» . ПЛОС ОДИН . 7 (1): e29158. Бибкод : 2012PLoSO...729158J . дои : 10.1371/journal.pone.0029158 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3251559 . ПМИД 22238591 .
- ^ «НОАА» . 27 января 2021 г.
- ^ Бернс, Джон Дж. (1 августа 1970 г.). «Замечания о распространении и естественной истории пагофильных ластоногих Берингова и Чукотского морей». Журнал маммологии . 51 (3): 445–454. дои : 10.2307/1378386 . ISSN 0022-2372 . JSTOR 1378386 .
- ^ Jump up to: а б Перри, Элизабет А.; Карр, Стивен М.; Бартлетт, Сильвия Э.; Дэвидсон, Уильям С. (23 февраля 1995 г.). «Филогенетический взгляд на эволюцию репродуктивного поведения пагофильных тюленей Северо-Западной Атлантики, на основании последовательностей митохондриальной ДНК». Журнал маммологии . 76 (1): 22–31. дои : 10.2307/1382311 . ISSN 0022-2372 . JSTOR 1382311 .
- ^ Jump up to: а б Хольст, Майке; Стирлинг, Ян; Хобсон, Кейт А. (1 октября 2001 г.). «Питание кольчатых нерп (Phoca Hispida) на восточной и западной сторонах Северной полыньи, Северный Баффинов залив». Наука о морских млекопитающих . 17 (4): 888–908. Бибкод : 2001MMamS..17..888H . дои : 10.1111/j.1748-7692.2001.tb01304.x . ISSN 1748-7692 .
- ^ Jump up to: а б Дэвис, RW; Фуйман, Луизиана; Уильямс, ТМ; Коллиер, СО; Хаги, В.П.; Канатус, SB; Кохин, С.; Хорнинг, М. (12 февраля 1999 г.). «Охотничье поведение морского млекопитающего под антарктическим припаем». Наука . 283 (5404): 993–996. Бибкод : 1999Sci...283..993D . дои : 10.1126/science.283.5404.993 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 9974394 .
- ^ Ханке, Фредерика Д.; Ханке, Вольф; Шолтиссек, Кристина; Денхардт, Гвидо (01 декабря 2009 г.). «Основные механизмы зрения ластоногих». Экспериментальное исследование мозга . 199 (3–4): 299–311. дои : 10.1007/s00221-009-1793-6 . ISSN 0014-4819 . ПМИД 19396435 . S2CID 23704640 .
- ^ Бликс, Арнольдус Шитте (15 апреля 2016 г.). «Адаптации к полярной жизни млекопитающих и птиц» . Журнал экспериментальной биологии . 219 (8): 1093–1105. дои : 10.1242/jeb.120477 . ISSN 0022-0949 . ПМИД 27103673 .
- ^ Мауритцен, Метте; Беликов Станислав Евгеньевич; Болтунов Андрей Н.; Дерошер, Эндрю Э.; Хансен, Эдмонд; Имс, Рольф А.; Виг, Эйстейн; Йоккоз, Найджел (2003). «Функциональные реакции при выборе среды обитания белого медведя». Ойкос . 100 (1): 112–124. Бибкод : 2003Ойкос.100..112М . дои : 10.1034/j.1600-0706.2003.12056.x . JSTOR 3548267 .
- ^ Jump up to: а б Хант, Г.Л. (1991). «Морские птицы и ледовая среда полярных океанов». Журнал морских систем . 2 (1–2): 233–240. Бибкод : 1991JMS.....2..233H . дои : 10.1016/0924-7963(91)90026-q .
- ^ Хорнер, Рита; Экли, Стивен Ф.; Дикманн, Герхард С.; Гулликсен, Бьёрн; Хошиай, Такао; Лежандр, Луи; Мельников Игорь А.; Рибург, Уильям С.; Шпиндлер, Майкл (1 сентября 1992 г.). «Экология биоты морского льда». Полярная биология . 12 (3–4): 417–427. дои : 10.1007/bf00243113 . ISSN 0722-4060 . S2CID 36412633 .
- ^ Полтерманн, М. (1 января 2001 г.). «Арктический морской лед как кормовая среда для амфипод - источники пищи и стратегии». Полярная биология . 24 (2): 89–96. Бибкод : 2001PoBio..24...89P . дои : 10.1007/s003000000177 . ISSN 0722-4060 . S2CID 8385527 .
- ^ Дейли, Мэримеган; Рэк, Фрэнк; Зук, Роберт (11 декабря 2013 г.). «Edwardsiella andrillae, новый вид актиний из антарктических льдов» . ПЛОС ОДИН . 8 (12): е83476. Бибкод : 2013PLoSO...883476D . дои : 10.1371/journal.pone.0083476 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3859642 . ПМИД 24349517 .
- ^ Jump up to: а б с Хантер, Кристин М.; Касвелл, Хэл; Рунге, Майкл С.; Регер, Эрик В.; Амструп, Стив К.; Стирлинг, Ян (2010). «Изменение климата угрожает популяциям белых медведей: стохастический демографический анализ». Экология . 91 (10): 2883–2897. Бибкод : 2010Ecol...91.2883H . дои : 10.1890/09-1641.1 . hdl : 1912/4685 . ПМИД 21058549 .
- ^ Ковач, Кит М.; Лидерсен, Кристиан (1 июля 2008 г.). «Влияние изменения климата на тюленей и китов в североатлантической Арктике и прилегающих к ней шельфовых морях» . Научный прогресс . 91 (2): 117–150. дои : 10.3184/003685008x324010 . ПМЦ 10367525 . ПМИД 18717366 . S2CID 40115988 .