Международная группа орнитологов показала, что циркадные ритмы куликов, высиживающих яйца, часто не совпадают с 24-часовыми суточными ритмами и определяются в первую очередь тем, как часто два родителя «договариваются» сменять друг друга на гнезде. Статьяопубликована в журнале Nature.

Циркадные ритмы представляют собой циклические колебания интенсивности биологических процессов. Как правило, циркадные ритмы находятся под сильным давлением отбора и определяются ритмичностью изменений окружающей среды. Циркадные ритмы очень хорошо изучены у изолированных животных в лабораторных условиях. Однако изучать их у свободноживущих животных гораздо труднее: их ритмы зависят не только от смены дня и ночи, но и от ритмов других животных, включая половых партнеров, соперников, хищников и добычи. В частности, животные синхронизируют свои ритмы для совместной охоты, защиты территории, размножения и заботы о детенышах. Такая синхронизация и лежащие в ее основе эволюционные и экологические факторы остаются пока плохо изученными. Авторы статьи решили выяснить, как происходит синхронизация ритмов у куликов в период высиживания яиц. Это очень чувствительный период в жизни птиц, потому что яйца нельзя оставить без присмотра надолго, и родителям приходится постоянно сменять друг друга на гнезде.

Исследователи использовали данные суточных активностей по 729 гнездам в 91 популяции 32 видов куликов, у которых яйца высиживают оба родителя. Гнезда находились в Европе, Азии и Северной Америке, включая арктические регионы и Аравийский полуостров, и на Фолклендских островах. Чтобы выяснить, с какой частотой родители сменяют друг друга и какое время каждый из них проводит на гнезде, ученые, помимо прямых наблюдений, использовали различные автоматические системы мониторинга. В частности, они применяли датчики освещенности, которые закрепляются на ногах у птицы и непрерывно записывают интенсивность света. Когда птицы сидит на гнезде с ногами, пожатыми под тело, датчик регистрирует темноту.

Оказалось, что ритмы высиживания яиц у куликов обладают чрезвычайно высокой изменчивостью — как межвидовой, так и внутривидовой. В некоторых парах родители сменяли друг друга на гнезде почти каждый час (например, перепончатопалые галстучники Charadrius semipalmatus), а в других (например, у американского бекасовидного веретенника Limnodromus scolopaceus) каждый из родителей регулярно проводил на гнезде целые сутки или даже больше, до 50 часов подряд.

Частота смены родителей, как показал анализ данных, не зависела от размера тела птиц (от которого, в свою очередь зависит количество тепла, передающегося яйцам). Гораздо важнее оказался риск того, что яйца съедят хищники: птицы с заметной окраской сменяли друг друга чаще, чем птицы с криптической окраской. Это, по-видимому, объясняется тем, что птицы с криптической окраской становятся заметны хищникам только в момент смены родителей на гнезде, поэтому им выгоднее как можно дольше оставаться неподвижными.

В целом циркадные ритмы птиц оказались почти независимыми от 24-часовых циклов смены дня и ночи или от приливно-отливных ритмов. Отсутствие синхронизации с 24-часовым циклом было особенно заметно в высоких широтах, где летом светло большую часть суток. Однако ритмы птиц не особо зависели от смены дня и ночи и в более низких широтах, где происходит «обычная» смена дня и ночи, а даже в одних и тех же широтах у птиц наблюдалась очень высокая изменчивость ритмов. Как заключают авторы, основным фактором, определяющим циркадные ритмы птиц, является не смена дня и ночи, а синхронизация активности в паре. Каким образом происходит такая синхронизация и как птицы «принимают решение» о том, с какой частотой сменять друг друга на гнезде, пока неясно. Возможно, их ритмы являются фиксированным итогом синхронизации циркадных ритмов двух птиц — а возможно, результатом пластичности поведения, позволяющей родителям «договориться» о совместном ритме.

Циркадные ритмы позвоночных животных регулируются «основными» циркадыми часами в гипоталамусе и дополнительными циркадными часами во многих периферических тканях. Эти эндогенные часы регулируют множество метаболических процессов и влияют, например, на динамику заражения вирусом. Работа эндогенных циркадных часов также каким-то образом связана со сменой дня и ночи, однако каким — пока непонятно.

Софья Долотовская