Натальное возвращение

Натальный хоминг , или натальная филопатрия , представляет собой процесс хоминга, посредством которого некоторые взрослые животные , мигрировавшие из среды обитания молоди, возвращаются в место своего рождения для размножения . Этот процесс в основном используется водными животными, такими как морские черепахи и лосось , хотя некоторые перелетные птицы и млекопитающие также практикуют аналогичное репродуктивное поведение. Ученые полагают, что основными сигналами, используемыми животными, являются геомагнитный импринтинг и обонятельные сигналы. Преимущества возвращения к точному месту рождения животного могут быть во многом связаны с его безопасностью и пригодностью в качестве места размножения. Когда морские птицы, такие как атлантический тупик, возвращаются в свою родную гнездовую колонию, которая в основном находится на островах, им гарантирован подходящий климат и достаточное отсутствие наземных хищников.

Морские черепахи, родившиеся в каком-либо одном районе, генетически отличаются от черепах, родившихся в других регионах. Только что вылупившиеся детеныши отправляются в море и вскоре находят подходящие места для кормления, и было показано, что именно в эти места нагула они возвращаются, а не на настоящий пляж, на котором они начали жизнь. Лосось начинает свою жизнь в пресноводных ручьях, а затем спускается вниз по течению и смывается в море. Считается, что их способность вернуться через несколько лет обратно в речную систему, в которой они были выведены, связана с обонятельными сигналами, «вкусом» воды. Атлантический голубой тунец нерестится как на восточном, так и на западном берегу Атлантического океана , но смешивается во время кормления в середине океана. Помеченная молодь тунца ясно показала, что они почти всегда возвращаются на ту сторону Атлантики, где были нерестились.

Были выдвинуты различные теории относительно того, как животные находят дорогу домой. Гипотеза геомагнитного импринтинга утверждает, что им импринтируется уникальное магнитное поле, существующее в их натальной области. Это правдоподобная теория, но ее существование не доказано. Известно, что тихоокеанский лосось влияет на химический состав воды своей родной реки, и этот факт подтвержден экспериментально. Они могут использовать геомагнитную информацию, чтобы приблизиться к побережью, а затем уловить обонятельные сигналы. Некоторые животные могут совершать навигационные ошибки и оказаться не в том месте. Если они успешно размножатся на этих новых участках, животное расширит свою базу размножения, что в конечном итоге может увеличить шансы вида на выживание. Могут быть задействованы и другие, неизвестные средства навигации, и необходимы дальнейшие исследования.

Морские черепахи

Есть несколько различных видов морских животных, демонстрирующих натальное возвращение. Самая известная из них — морская черепаха . Считается, что морские черепахи Логгерхед демонстрируют два разных типа возвращения домой. Первый из них возникает на ранних этапах жизни. При первом выходе в море животных уносят приливы и течения, практически не занимаясь плаванием. Недавние исследования теперь показывают, что животные демонстрируют привязку к местам кормления недалеко от места своего рождения.

Черепахи определенного натального пляжа демонстрируют различия в гаплотипах митохондриальной ДНК , которые отличают их от черепах из других районов гнездования. Многие черепахи с одних и тех же пляжей появляются в одних и тех же местах кормления. Достигнув половой зрелости в Атлантическом океане, самка Логгерхеда совершает долгий путь обратно на свой родной пляж, чтобы отложить яйца. Морская черепаха Логгерхед в Северной Атлантике преодолевает более 9000 миль туда и обратно, чтобы отложить яйца на берегу Северной Америки.

Лосось

Миграция из океана в северотихоокеанского лосося пресноводные нерестилища является одной из самых экстремальных миграций в животном мире. Жизненный цикл лосося начинается в пресноводном ручье или реке, впадающей в океан. Проведя четыре-пять лет в океане и достигнув половой зрелости, многие лососи возвращаются на нерест в те же ручьи, в которых они родились. Существует несколько гипотез о том, как лосось способен на это.

Одна из гипотез заключается в том, что они используют как химические, так и геомагнитные сигналы, которые позволяют им вернуться на место своего рождения. Магнитное поле Земли может помочь рыбе ориентироваться в океане в поисках места нереста. Отсюда животное определяет место впадения реки в море с помощью химических сигналов, уникальных для родового потока рыбы.

Другие гипотезы основаны на том факте, что лосось обладает чрезвычайно сильным обонянием. Одна из гипотез утверждает, что лосось сохраняет отпечаток запаха своего родного ручья, пока мигрирует вниз по течению. Используя эту память о запахе, они способны вернуться к тому же потоку спустя годы.Другая гипотеза, связанная с запахом, гласит, что молодь лосося выделяет феромон, когда мигрирует вниз по течению, и может вернуться в тот же поток годы спустя, почувствовав запах выпущенного феромона.

Голубой тунец

Атлантический голубой тунец нерестится как на восточном, так и на западном берегу Атлантического океана . Когда вылупляется голубой тунец, в отолитах животного остается химический отпечаток, основанный на химических свойствах воды. Рыбы, рожденные в разных регионах, здесь проявят явные различия. Исследования коммерческого рыболовства в Соединенных Штатах показывают, что популяция голубого тунца в Северной Атлантике состоит из рыб, обитающих с обоих побережий. Хотя рыбы могут жить в непосредственной близости от Атлантики, они возвращаются в свой родной регион для нереста. Электронное мечение, проводившееся в течение нескольких лет, показало, что 95,8 процента годовалых особей, помеченных в Средиземном море, вернулись туда на нерест. Результаты для Мексиканского залива составили 99,3 процента. Из-за чрезмерного вылова этого вида ученым предстоит многое узнать об их нерестовых привычках, чтобы поддерживать популяцию как в качестве надежного источника пищи, так и в качестве здоровой экосистемы.

Атлантические тупики

Атлантические тупики зимуют в море, а затем возвращаются в места своего рождения, как показали звонки птиц . Местами размножения обычно являются негостеприимные скалы и необитаемые острова. Было обнаружено, что птицы, которых вывели птенцами и выпустили в другое место, проявили верность месту своего освобождения, а не месту своего рождения.

Навигационные инструменты

Геомагнитный импринтинг

Одна из идей о том, как животные достигают родного дома, заключается в том, что они запечатлеваются в уникальном магнитном поле, существующем в их натальной области, а затем используют эту информацию, чтобы вернуться спустя годы. Эта идея известна как «гипотеза геомагнитного импринтинга». Эта концепция была разработана в статье 2008 года, целью которой было объяснить, как морские черепахи и лосось могут вернуться в свои родные места после миграции на сотни или тысячи километров.

В поведении животных термин «импринтинг» относится к особому типу обучения. Точные определения импринтинга различаются, но важные аспекты процесса включают следующее: (1) обучение происходит в течение определенного критического периода, обычно в начале жизни животного; (2) эффект сохраняется в течение длительного времени; и (3) последствия нелегко изменить. Концепция натального возвращения домой заключается в том, что такие животные, как морские черепахи и лосось, в молодом возрасте отпечатываются в магнитном поле своего дома, а затем используют эту информацию, чтобы вернуться спустя годы.

Существование геомагнитного импринтинга не доказано, но оно кажется правдоподобным по нескольким причинам. Магнитное поле Земли различается по всему земному шару таким образом, что с разными географическими областями связаны разные магнитные поля. Также у морских черепах хорошо развито магнитное чутье. и может определять как интенсивность (силу) поля Земли, так и угол наклона (угол, под которым силовые линии пересекают земную поверхность). Таким образом, вполне вероятно, что морские черепахи, а возможно, и лосось, могут распознавать места своего проживания по характерным магнитным полям, которые там существуют.

Химические сигналы и обонятельный импринтинг

Известно, что тихоокеанский лосось отпечатывается на химическом составе своей родной реки. Эта информация помогает лососю найти свою родную реку, как только они достигают побережья из открытого моря. Считается, что в большинстве случаев химические сигналы рек не распространяются очень далеко в океан. Таким образом, лососи, вероятно, используют две разные навигационные системы последовательно, когда мигрируют из открытого моря к местам нереста. Первый, возможно, основанный на магнитном поле Земли (см. «Геомагнитный импринтинг» выше), используется в открытом океане и, вероятно, приближает лосося к его родной реке. Подойдя к родной реке, лосось может использовать обонятельные (химические) сигналы, чтобы найти место нереста.

Многие классические исследования, демонстрирующие обонятельный импринтинг у лосося, были проведены Артуром Хаслером и его коллегами. В одном особенно известном эксперименте молодь лосося была импринтирована искусственными химикатами и выпущена в дикую природу для выполнения своих обычных миграций. Почти вся молодая рыба вернулась в тот же ручей, который также был искусственно запечатлен теми же химическими веществами, что доказывает, что рыбы действительно используют химические сигналы, чтобы вернуться в свою родную область.

Влияние теплового загрязнения на натальное приселение (кета)

Термическое загрязнение , под которым понимается ухудшение качества воды за счет изменения температуры окружающей воды, оказывает серьезное влияние на натуральное расселение кеты . Кета — типичная холодноводная рыба, предпочитающая воду с температурой около 10 °C (50 °F). При повышении температуры воды из-за термического загрязнения кета стремится нырнуть на большую глубину для терморегуляции . Это сокращает время пребывания кеты в толще поверхностных вод и снижает вероятность приближения кеты к натальной реке, поскольку химический сигнал натального возвращения концентрируется в поверхностных водах.

Эволюция

Учеными было изучено и зафиксировано, что на пляже в восточной Мексике, где гнездятся черепахи Кемпа Ридли, навигационная ошибка из-за угла наклона в течение одного десятилетия привела бы черепах в среднем только на расстояние 23 километра (14 миль). из своего родного региона. В других местах за тот же период наблюдались навигационные ошибки более чем на сто километров. Результаты этого исследования показывают, что навигационный инструмент геомагнитного импринтинга, как полагают, перемещает морских животных только вблизи места их рождения, а затем животные полагаются на химические сигналы притоков и рек, чтобы направить их обратно к месту своего рождения.

Эти навигационные ошибки фактически усилили эволюционную особенность морских животных, связанных с их возвращением домой, поскольку некоторые животные отклонились от места своего рождения. Большинство животных возвращаются в свой родной регион, потому что знают, что это безопасное место для откладки яиц. В этих регионах обычно мало хищников, правильная температура и климат, а также подходящий тип песка для черепах, поскольку они не могут откладывать яйца во влажной и грязной среде.

Те немногие животные, которые не возвращаются в свой родной регион и уходят в другие места для размножения, предоставят виду множество различных мест размножения, поэтому, если исходные натальные места изменились, вид распространится на большее количество мест и будет в конечном итоге увеличить шансы на выживание вида.

Будущие исследования

Хотя ученые уже много лет изучают морских животных, которые осуществляют натальное возвращение домой, они до сих пор не уверены, что геомагнитный импринтинг и химические сигналы являются единственными навигационными инструментами, которые они используют для своих невероятных миграций. Предстоит провести еще много исследований, прежде чем ученые смогут полностью понять, как эти животные могут преодолевать такие большие расстояния для размножения. К счастью, по мере развития технологий ученым теперь доступно несколько инструментов, таких как регистраторы данных, оснащенные магнитометрами, которые можно легко прикрепить к животным. Они не только предоставляют данные, показывающие животное относительно магнитного поля Земли, но некоторые также указывают широту на основе этого, долготу на основе уровня освещенности, температуры, глубины и т. д. Всплывающие спутниковые архивные теги используются для сбора данных и возможность передачи этих данных через спутники системы Аргос ученому.

См. также

• Филопатрия
• Лосось

Ссылки

• Боуэн; и др. (2004). «Натальное возвращение молодых черепах-логгерхед (Caretta caretta)». Молекулярная экология . 13 (12): 3797–3808. дои : 10.1111/j.1365-294x.2004.02356.x . ПМИД   15548292 . S2CID   2816336 .
• Кроссин; и др. (2009). «Механизмы, влияющие на сроки и успех репродуктивной миграции столичного вида семелпарных рыб - нерки». Физиологическая и биохимическая зоология . 82 (6): 635–652. дои : 10.1086/605878 . ПМИД   19780650 . S2CID   542744 .