Пагофилия или пагофилия — это предпочтение или зависимость от водяного льда для некоторых или всех видов деятельности и функций. Термин Pagophila происходит от древнегреческого pagos, что означает «морской лед», и philos, что означает «-любящий».
Пагофильные животные, растения и т. д. предпочитают жить во льду или выполнять определенные действия во льду. Например, ряд ледяных тюленей описываются как пагофильные, поскольку они приспособились к размножению и питанию в связи со своей ледяной средой обитания. Предпочтение к замерзшей среде обитания наблюдается у нескольких видов млекопитающих, птиц и беспозвоночных.
Считается, что зависимость и предпочтение льда и снега имеют эволюционную основу, уходящую в последний ледниковый период , примерно 2,6 миллиона лет назад. В период, когда Земля была покрыта ледяными панцирями, предки пагофильных млекопитающих развили способность охотиться на льду и вокруг него по необходимости. Некоторые исследователи утверждают, что жизнь зародилась в ледяных местообитаниях в форме микроорганизмов, которые могут выживать в суровых условиях. Кроме того, изучение пагофильных организмов на Земле способствовало убеждению, что жизнь присутствует на других чрезвычайно холодных планетах. [1] Выживание в экстремальных местообитаниях, таких как ледяные местообитания, возможно благодаря поведенческим и/или физиологическим адаптациям. Эти адаптации могут включать: спячку , изоляцию в виде жира или ворвани, усиленный рост волос или перьев или наличие фермента, похожего на антифриз . [2] [3]
Пагофилия полезна для выживания, а часто и критически важна. Пагофильные млекопитающие могут использовать лед как платформу, чтобы приблизиться к добыче или уйти дальше от хищников. Морской лед также может использоваться для размножения, выращивания детенышей и других форм поведения, если на льду меньше риска нападения хищников, чем на суше. Для многих животных их основной источник пищи может находиться вблизи льда или в воде подо льдом.
Семейство Phocidae — это семейство ластоногих, известных как «настоящие тюлени». Исследование Стерлинга (1983) показало, что образование большого количества льда на береговых линиях примерно от 15 до 5 миллионов лет назад заставило многих ранних тюленей-фоцин адаптировать свое поведение при размножении и питании из-за их ледовых местообитаний. [4] По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, ледяные тюлени встречаются в Арктике и Антарктике. [5] Поведение при размножении, в частности, выкармливание детенышей, было тщательно изучено у тюленей, живущих во льдах . Также изучалась эволюция поведения при кормлении и рациона тюленей, живущих во льдах, как в Арктике, так и в Антарктике.
Среди тюленей-нагульников существуют некоторые различия в том, как поведение матери и детеныша происходит во время лактации. Различия зависят от доступа к воде, риска нападения хищников и доступа к пище. Существуют две основные стратегии, наблюдаемые при размножении тюленей в ледяных местообитаниях. Первая стратегия наблюдается у серых тюленей , хохлачей и гренландских тюленей . У этих животных наблюдается короткий период лактации, в течение которого большое количество энергии передается от матери детенышу. Детеныши в это время неактивны и еще не вошли в воду. У морских зайцев детенышам передается меньше энергии в течение более длительного периода времени, детеныши входят в воду и начинают питаться самостоятельно, пока они все еще получают молоко от своей матери. [6]
Исследователи утверждают, что существует адаптивная основа обоих видов поведения. В более длительный период лактации, когда относительно небольшое количество энергии передается щенкам 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 раннем возрасте и в результате становятся независимыми в питании. В дополнение к ранней независимости, молоко, которое дается щенкам в течение этого короткого периода, имеет очень высокое содержание энергии. [7]
Эволюция коротких периодов лактации и высокой передачи энергии связана со средой обитания тюленей. Виды, которые рожают своих детенышей на стабильном субстрате, таком как земля или « припай » (который прикреплен к земле), имеют более длительные периоды лактации и требуют больше времени для достижения пищевой независимости. Виды, которые рожают на нестабильных ледяных панцирях, имеют короткие и эффективные периоды лактации, так что их детеныши могут достичь независимости и развить достаточные слои жира/подкожного жира до того, как лед растает или сдвинется. [7] Развитие коротких периодов лактации у большинства тюленей-настырей является адаптацией, которая позволила им преуспеть и процветать на льду. Детеныши получают большое количество жира во время своего короткого периода лактации и, таким образом, достигают независимости в молодом возрасте.
Исследования кольчатых нерп в Арктике показали, что молодые тюлени в основном потребляют беспозвоночных , тогда как взрослые тюлени потребляют в основном арктическую треску. Различия в питании между молодыми и старыми ледяными тюленями, вероятно, обусловлены различиями в способностях нырять и опыте добычи пищи. Добыча беспозвоночных проще для молодых тюленей из-за отсутствия у них опыта охоты. Однако взрослые ледяные тюлени предпочитают потреблять рыбу из-за ее высокой энергетической ценности. [8]
Ныряние имеет решающее значение для охоты взрослых тюленей. [8] Тюлени преследуют свою добычу, в первую очередь рыбу, ныряя под припай. Способность нырять под лед важна для ловли добычи. Исследования Дэвиса и др. подчеркнули важность зрения тюленей. При нырянии глубоко под лед ограниченный свет создает проблему для охоты. [9] Адаптация зрения тюленей-амфибий способствовала развитию пагофилии у тюленей. [9] [10]
_with_its_prey.jpg/1280px-Polar_bear_(Ursus_maritimus)_with_its_prey.jpg)
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 тюленей. Исследования Мауритцена и др. показали, что выбор среды обитания белого медведя (то есть лед против суши) определяется поиском баланса между преимуществами обилия добычи на льду и дополнительными затратами энергии в ледяных местообитаниях. Кроме того, белые медведи, которые живут на динамичном, постоянно меняющемся «открытом льду», имеют больший доступ к добыче, чем те, которые живут на припае . [11]
U. maritimus обладают рядом адаптаций, позволяющих им выживать в суровых, холодных условиях. Эти терморегуляторные адаптации, которые позволяют медведям вести пагофильный образ жизни, включают в себя толстый слой меха, толстую шкуру и слой жира, также называемый ворванью . [12]
Несколько видов морских птиц живут на ледяных шапках как в Арктике , так и в Антарктике . [13] Г. Л. Хант из Калифорнийского университета исследовал адаптивную основу морских птиц , обитающих в «средах, подверженных влиянию льда». Согласно его исследованиям, морской лед может как препятствовать доступу к возможностям добычи пищи, так и обеспечивать улучшенные условия для добычи пищи. Как в Арктике, так и в Антарктике большие популяции зоопланктона , водорослей и мелкой рыбы живут непосредственно под морским льдом . Доступ к улучшенным возможностям добычи пищи является правдоподобным объяснением пагофилии у морских птиц. [13]
Род Pagophila — род птиц, состоящий 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 оппортунистическими падальщиками . Чайки часто следуют за пагофильными млекопитающими, такими как тюлени и белые медведи , и питаются остатками их добычи.
Беспозвоночные морского льда служат важным источником пищи для многих видов пагофильных позвоночных . [14]
Gammarus wilkitzkii — вид амфипод , обитающий подо льдом Арктики. Этот организм использует относительно широкий спектр источников пищи, включая детрит , морские водоросли и останки других ракообразных. В результате своей суровой подо льдом среды обитания Gammarus wilkitzkii выработал широкий спектр источников питательных веществ для компенсации температурных и пространственных изменений льда. [15]
Edwardsiella andrillae — недавно обнаруженный «любящий лед» морской анемон, который был обнаружен в Антарктиде. Белые анемоны были обнаружены учеными Антарктической геологической буровой программы ( ANDRILL ). Организмы живут, зарывшись во льду, вверх ногами, а их щупальца «высовываются в холодную воду». Это первый вид морского анемона, который, как было замечено, живет во льду, а не на дне океана. Исследования, касающиеся рациона и образа жизни Edwardsiella andrillae, продолжаются. [16]
Изменение климата и сокращение морского льда в полярных регионах оказали значительное влияние на организмы, которые предпочитают или зависят от ледяных местообитаний. «Стохастический прогноз популяции» показал, что к концу 21-го 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 лисы, они могут выживать за счет добычи на суше всего около 6 месяцев. Без обилия морского льда белые медведи не могут получить доступ к тюленям и рыбе и, таким образом, могут голодать. [17] Эти прогнозы сыграли важную роль в решении включить 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 популяция тюленей также пострадает от изменения климата. «Потеря мест размножения в их традиционных районах размножения [повлияет] на изменения в распределении и, по всей вероятности, на сокращение численности». [18] Тюлени используют лед, чтобы выкармливать своих детенышей и обучать их охоте; однако с сокращением льда из-за изменения климата тюлени не могут обучать своих детенышей охоте до окончания периода лактации. [4] Изменение климата представляет значительную угрозу для пагофильных животных. [17]