Натальное возвращение домой , или натальная филопатрия , — это процесс возвращения домой , посредством которого некоторые взрослые животные , мигрировавшие из мест обитания детенышей, возвращаются в места 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 похожее репродуктивное поведение. Ученые полагают, что основными сигналами, используемыми животными, являются геомагнитный импринтинг и обонятельные сигналы. Преимущества возвращения в точное место рождения животного могут быть в значительной степени связаны с его безопасностью и пригодностью в качестве места размножения. Когда морские птицы, такие как атлантический тупик, возвращаются в свои родовые колонии, которые в основном находятся на островах, им гарантирован подходящий климат и достаточное отсутствие наземных хищников.
Морские черепахи, рожденные в любой области, генетически отличаются от черепах, рожденных в других областях. Только что вылупившиеся детеныши отправляются в море и вскоре находят подходящие места для кормления, и было показано, что именно в эти места для кормления они возвращаются, а не на тот самый пляж, на котором они начали свою жизнь. Лосось начинает свою жизнь в пресноводных ручьях и в конечном итоге перемещается вниз по реке и смывается в море. Их способность возвращаться через несколько лет в речную систему, в которой они были нерестилища, как полагают, связана с обонятельными сигналами, «вкусом» воды. Атлантический голубой тунец мечет икру как на восточном, так и на западном побережье Атлантического океана , но смешивается, когда они питаются в середине океана. Помеченные молодые тунцы ясно показали, что они почти всегда возвращаются на ту сторону Атлантики, на которой они были нерестилища.
Были выдвинуты различные теории о том, как животные находят дорогу домой. Гипотеза геомагнитного импринтинга утверждает, что они запечатлены уникальным магнитным полем, которое существует в их родной области. Это правдоподобная теория, но ее существование не доказано. Известно, что тихоокеанские лососи запечатлены в химии воды своей родной реки, что было подтверждено экспериментально. Они могут использовать геомагнитную информацию, чтобы приблизиться к побережью, а затем улавливать обонятельные сигналы. Некоторые животные могут совершать навигационные ошибки и оказываться в неправильном месте. Если они успешно размножаются в этих новых местах, животное расширяет свою базу размножения, что в конечном итоге может увеличить шансы вида на выживание. Могут быть задействованы другие, неизвестные способы навигации, и необходимы дальнейшие исследования.
Существует несколько различных видов морских животных, которые демонстрируют натальное возвращение домой. Наиболее известным является морская черепаха . Считается, что головастые морские черепахи демонстрируют два различных типа возвращения домой. Первый из них происходит на ранних стадиях жизни. Когда животные впервые отправляются в море, их уносят приливы и течения, и они почти не плавают. Недавние исследования показывают, что животные демонстрируют возвращение домой к местам кормления, расположенным недалеко от места их рождения.
Черепахи с определенного пляжа, где они родились, демонстрируют различия в гаплотипах митохондриальной ДНК , которые отличают их от черепах с других мест гнездования. [1] 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 долгое путешествие обратно на свой пляж, чтобы отложить яйца. Морская черепаха Логгерхед в Северной Атлантике преодолевает более 9000 миль туда и обратно, чтобы отложить яйца на североамериканском берегу.
Миграция тихоокеанского лосося из океана в пресноводные места нереста является одной из самых экстремальных миграций в животном мире. Жизненный цикл лосося начинается в пресноводном ручье или реке, которая впадает в океан. [2] Проведя четыре или пять лет в океане и достигнув половой зрелости, многие лососи возвращаются в те же ручьи, в которых они родились, чтобы метать икру. Существует несколько гипотез о том, как лосось может это делать.
Одна из гипотез заключается в том, что они используют как химические, так и геомагнитные сигналы, которые позволяют им вернуться к месту своего рождения. Магнитное поле Земли может помочь рыбе ориентироваться в океане, чтобы найти район нереста. Оттуда животное определяет, где река впадает в море, с помощью химических сигналов, уникальных для родового потока рыбы. [3]
Другие гипотезы основаны на том факте, что у лосося чрезвычайно сильное обоняние. Одна из гипотез гласит, что лосось сохраняет отпечаток запаха своего родного ручья, когда мигрирует вниз по течению. Используя эту память о запахе, он может вернуться в тот же ручей спустя годы. Другая гипотеза, связанная с запахом, утверждает, что молодой лосось выделяет феромон, когда мигрирует вниз по течению, и может вернуться в тот же ручей спустя годы, почувствовав запах выпущенного им феромона.
Атлантический голубой тунец мечет икру как на восточном, так и на западном побережье Атлантического океана . Когда голубой тунец вылупляется, в отолитах животного остается химический отпечаток, основанный на химических свойствах воды. Рыба, родившаяся в разных регионах, будет демонстрировать здесь четкие различия. Исследования коммерческой рыболовной отрасли в Соединенных Штатах показывают, что популяция синего тунца в Северной Атлантике состоит из рыб, приплывших с обоих побережий. Хотя рыба может жить в непосредственной близости в Атлантике, она возвращается в свой родной регион, чтобы метать икру. Электронное мечение, проведенное в течение нескольких лет, показало, что 95,8 процента годовиков, помеченных в Средиземном море, вернулись туда, чтобы метать икру. Результаты для Мексиканского залива составили 99,3 процента. [4] В связи с чрезмерным выловом этого вида ученым предстоит многое узнать об их нерестовых привычках, чтобы поддерживать популяцию как надежный источник пищи, так и здоровую экосистему.
Атлантические тупики проводят зиму в море, а затем возвращаются в места своего рождения, как было показано при кольцевании птиц . Места размножения обычно представляют собой негостеприимные вершины скал и необитаемые острова. Было обнаружено, что птицы, которых забрали птенцами и выпустили в другом месте, демонстрируют верность месту своего освобождения, а не месту своего рождения. [5]
Одна из идей о том, как животные достигают натального хоуминга, заключается в том, что они запечатлевают уникальное магнитное поле, которое существует в их натальной области, а затем используют эту информацию, чтобы вернуться годы спустя. Эта идея известна как «гипотеза геомагнитного импринтинга» [6]. Концепция была разработана в статье 2008 года, в которой была сделана попытка объяснить, как морские черепахи и лосось могут возвращаться в свои родные места после миграции на сотни или тысячи километров [7].
В поведении животных термин «импринтинг» относится к особому типу обучения. Точные определения импринтинга различаются, но важные аспекты этого процесса включают следующее: (1) обучение происходит в определенный критический период, обычно в начале жизни животного; (2) эффекты длятся долгое время; и (3) эффекты не могут быть легко изменены. [8] Для натального хоуминга концепция заключается в том, что животные, такие как морские черепахи и лосось, запечатлеваются в магнитном поле своего родного места в молодом возрасте, а затем используют эту информацию, чтобы вернуться спустя годы.
Геомагнитный импринтинг не доказан, но он кажется правдоподобным по нескольким причинам. Магнитное поле Земли меняется по всему земному шару таким образом, что разные географические области имеют разные магнитные поля, связанные с ними. [6] Кроме того, морские черепахи имеют хорошо развитое магнитное чувство [9] и могут определять как интенсивность (силу) поля Земли, так и угол наклона (угол, под которым линии поля пересекают поверхность Земли). [10] Таким образом, вполне вероятно, что морские черепахи, а может быть, и лосось, могут распознавать свои родные места, используя отличительные магнитные поля, которые там существуют.
Известно, что тихоокеанский лосось запечатлевает химический след своей родной реки. [11] Эта информация помогает лососю найти свою родную реку, как только он достигает побережья из открытого моря. В большинстве случаев химические сигналы от рек, как полагают, не распространяются слишком далеко в океан. Таким образом, лосось, вероятно, использует две различные навигационные системы последовательно, когда он мигрирует из открытого моря к местам нереста. [12] Первая, возможно, основанная на магнитном поле Земли (см. Геомагнитный импринтинг выше), используется в открытом океане и, вероятно, приближает лосося к его родной реке. Как только он приближается к родной реке, лосось может использовать обонятельные (химические) сигналы, чтобы найти место нереста.
Многие из классических исследований, демонстрирующих обонятельный импринтинг у лосося, были проведены Артуром Хаслером и его коллегами. [13] 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 импринтирован теми же химикатами, доказав, что рыбы действительно используют химические сигналы для возвращения в свою родную область.
Тепловое загрязнение , которое относится к ухудшению качества воды из-за изменения температуры окружающей воды, оказывает серьезное влияние на натальный хоуминг кеты . Кета — типичная холодноводная рыба, которая предпочитает воду с температурой около 10 °C (50 °F). Когда температура воды повышается из-за теплового загрязнения, кета стремится нырнуть в глубокую воду для терморегуляции . Это сокращает время, которое кета проводит в поверхностном слое воды, и снижает вероятность того, что кета приблизится к натальной реке, поскольку химический сигнал для натального хоуминга концентрируется на поверхностной воде.
Ученые изучили и зафиксировали, что на пляже в восточной Мексике, где гнездятся черепахи ридлея Кемпа, навигационная ошибка из-за угла наклона в течение одного десятилетия приведет черепах только в пределах среднего 23 километров (14 миль) от их родного региона. В других местах навигационные ошибки составили более ста километров за тот же период времени. Результаты этого исследования показывают, что навигационный инструмент геомагнитного импринтинга, как полагают, направляет морских животных только вблизи того места, где они родились, а затем животные полагаются на химические сигналы притоков и рек, чтобы направить их обратно к месту рождения.
Эти навигационные ошибки фактически усилили эволюционную черту натального хоуминга для морских животных, в результате чего некоторые животные отклонились от места своего рождения. Большинство животных возвращаются в свой родной регион, потому что они знают, что это безопасное место для откладывания яиц. В этих регионах обычно мало хищников, правильная температура и климат, а также правильный тип песка для черепах, потому что 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, обеспечивают вид различными местами размножения, поэтому, если исходные места рождения изменились, вид распространится на большее количество мест, что в конечном итоге увеличит его шансы на выживание. [3]
Хотя ученые годами изучали морских животных, которые осуществляют натальное хоуминг, они все еще не уверены, что геомагнитный импринтинг и химические сигналы являются единственными навигационными инструментами, которые они используют для своих невероятных миграций. Еще многое предстоит сделать, пока ученые не 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 дают широту на основе этого, долготу на основе уровней освещенности, температуры, глубины и т. д. Всплывающие спутниковые архивные метки используются для сбора данных и имеют возможность передавать эти данные через спутники системы Argos ученому.