stringtranslate.com

Миграция морских черепах

Зеленая морская черепаха мигрирует между местами гнездования и прибрежными районами кормления.

Миграция морских черепах — это перемещения на большие расстояния морских черепах (надсемейство Chelonioidea), в частности, перемещение взрослых особей на большие расстояния к местам размножения, а также миграция вылупившихся особей в море. Вылупившиеся особи морских черепах выползают из подземных гнезд и ползут по пляжу к морю. Затем они движутся в сторону моря, пока не достигнут открытого моря. [1] Места кормления и гнездования взрослых морских черепах часто находятся на большом расстоянии друг от друга, что означает, что некоторые из них должны мигрировать на сотни или даже тысячи километров. [2]

Было выявлено несколько основных моделей миграции взрослых особей. [3] Некоторые из них, например, зеленая морская черепаха, курсирует между местами гнездования и прибрежными районами кормления. Головастая морская черепаха использует ряд мест кормления. Другие, например, кожистая морская черепаха и оливковая морская черепаха Ридли, не демонстрируют преданности какому-либо конкретному прибрежному месту кормления. Вместо этого они кормятся в открытом море сложными движениями, по-видимому, не направленными к какой-либо цели. Хотя перемещения кожистых черепах в поисках пищи, по-видимому, определяются в значительной степени пассивным дрейфом с течениями, они все равно могут возвращаться в определенные места для размножения. Способность взрослых морских черепах перемещаться к точным целям заставила многих задуматься о навигационных механизмах. Некоторые предположили, что молодые и взрослые черепахи могут использовать магнитное поле Земли для определения своего местоположения. Существуют доказательства этой способности у молодых зеленых морских черепах. [4]

Физиологические и поведенческие аспекты миграции морских черепах

Известно, что морские черепахи мигрируют на большие расстояния до 10 000 миль и более в год. [5] В это время путешествия происходит перемещение между местами размножения, поиска пищи и зимовки. Миграция начинается в момент вылупления. Детеныши начинают мигрировать в открытые воды после выхода из гнезда. Молодые и взрослые морские черепахи совершают сезонную миграцию, вероятно, из-за поиска других термальных местообитаний и районов с достаточным количеством пищи. [6] Морские черепахи будут перемещаться на север весной и летом в более богатые питательными веществами водоемы. Осенью и зимой они будут мигрировать обратно в южном направлении. [5]

Головастая морская черепаха

Морские черепахи считаются эктотермными нептичьими рептилиями. Температура оказывает большое влияние как на метаболические, так и на физиологические процессы черепах. [7] Во время миграции морских черепах было показано, что существует корреляция между уровнями активности и VO2 у черепах. Предыдущие исследования пришли к выводу, что уровни VO2 выше во время миграции, чем в состоянии покоя. [6] Размер черепах также влияет на уровни аэробного метаболизма. Предыдущее исследование показало, что по мере увеличения размера тела морских черепах увеличивалась и способность к аэробной активности. [8] Более высокая способность к аэробной активности эффективна при путешествиях на большие расстояния. Исследовательская группа пришла к выводу, что миграции, совершаемые морскими черепахами, помогают регулировать температуру, что в целом увеличивает их аэробную метаболическую активность.

Следующие навигационные методы миграции морских черепах помогают увеличить преимущества приспособленности морских черепах. Черепахи используют эти сигналы, чтобы перемещаться в более глубокие воды для большего изобилия пищи и меньшего риска нападения хищников. Для морских черепах, находящихся под угрозой исчезновения, нахождение области с меньшим количеством хищников помогает максимизировать их общую приспособленность и сохранить их как существующий вид. [9] Для самок морских черепах возвращение на свой родной пляж для того, чтобы отложить потомство, как предполагалось, имеет преимущество в отношении устойчивости к паразитам и болезням. [10] Это преимущество также увеличивает приспособленность морских черепах вместе с их потомством.

Миграция детенышей

Детеныши головастой морской черепахи мигрируют в сторону океана

Эффективное перемещение детенышей подальше от пляжа и мелководных прибрежных вод важно для сокращения времени, в течение которого они уязвимы для хищников, которые нападают на детенышей на пляже или на мелководье. [1] Таким образом, перемещение детенышей морских черепах вдали от берега является врожденным поведением . Первая часть миграции детенышей называется «периодом безумия», который включает в себя почти непрерывное плавание в течение первых 24–36 часов. [11]

Ориентация и навигация

Исследования детенышей головастых и кожистых черепах показали, что лунный свет, отраженный от моря, является важным визуальным ориентиром для направления движения от пляжа к морю. [1] Этот навигационный механизм становится помехой, если места гнездования подвержены искусственному освещению, поскольку это может означать, что детеныши направляются к искусственному освещению, а не к морю, освещенному лунным светом. [12] Следовательно, использование лунного света вылупившимися черепахами в качестве навигационного ориентира можно считать « эволюционной ловушкой ». Головастые и зеленые черепахи могут определять орбитальное движение волн и использовать эту информацию, чтобы плыть перпендикулярно гребням волн. Это означает, что они плывут от берега, поскольку вблизи берега гребни волн проходят параллельно пляжу. Дальше от берега магнитное поле Земли используется для поддержания направления от берега и, следовательно, движения к открытому морю. [1]

Способность двигаться в заданном направлении без привязки к ориентирам называется механизмом компаса, а когда для этого используются магнитные сигналы, это называется «магнитным компасом». [13] Вылупившиеся головастые черепахи созревают в пределах Североатлантического круговорота , и важно, чтобы они оставались в пределах этой системы течений, поскольку здесь температура воды благоприятная. Было показано, что головастые черепахи используют магнитное поле, чтобы оставаться в круговороте. Например, при воздействии полей, характерных для области на краю круговорота, они реагировали, ориентируясь в направлении, которое удерживало бы их в круговороте. [14] Эти реакции наследуются, а не приобретаются, поскольку тестируемые детеныши были пойманы до того, как достигли океана. Взрослые черепахи могут изучать аспекты магнитного поля и использовать это для навигации скорее приобретенным, чем врожденным способом. [15]

Миграция после вылупления

Молодь часто обитает в прибрежных местах кормления, как в случае с зелеными морскими черепахами и головастыми черепахами. Взрослых морских черепах можно разделить на 3 категории в зависимости от их перемещений. [2] Кожистые черепахи и оливковые черепахи бродят широко и непредсказуемо, прежде чем вернуться к определенным местам размножения. Спутниковое слежение за кожистыми черепахами показало, что они, как правило, остаются в относительно богатых пищей районах океана во время своей миграции. [16] Морские черепахи Кемпа , головастые черепахи и черепахи плоскоспинные мигрируют между районами размножения и рядом прибрежных районов кормления. Зеленые морские черепахи и черепахи бисса курсируют между фиксированными местами кормления и гнездования. Оба вида морских черепах ридлея гнездятся большими скоплениями, аррибадами. [17] Считается, что это адаптация против хищников — для хищников просто слишком много яиц, чтобы их съесть. Одним из объединяющих аспектов миграций морских черепах является их способность возвращаться в определенные места гнездования на обширных территориях океана год за годом. Они могут возвращаться на пляж, где вылупились, эта способность называется натальной филопатрией ; это было продемонстрировано на примере зеленых черепах с использованием анализа митохондриальной ДНК. [2]

Точность миграции взрослых особей через невыразительные и динамичные океаны требует большего, чем просто компасный механизм, на что Дарвин указал в 1873 году: [18] «Даже если мы дадим животным чувство сторон света... как мы можем объяснить, что [зеленые морские черепахи] находят свой путь к этому пятнышку земли посреди великого Атлантического океана» [миграции зеленых морских черепах от побережья Бразилии до острова Вознесения , путешествие длиной 2200 км к острову диаметром всего 20 км]. Ошибка в направлении всего в несколько градусов приведет к тому, что черепаха промахнется мимо острова почти на 100 км, а аналоги компаса для животных, как полагают, не обладают такой точностью. Более того, компасный механизм не корректирует текущее смещение, поскольку нет фиксированного положения. [19]

Некоторые предполагают, что черепахи используют аспекты магнитного поля Земли для оценки своего положения и таким образом могут корректировать смещение, вызванное течениями или экспериментатором. [20]

Зелёные морские черепахи

Зелёная морская черепаха ест морскую траву

Миграция взрослых самок зеленых морских черепах после гнездования с острова Вознесения в Бразилию была зарегистрирована с помощью спутниковых передатчиков в рамках эксперимента по их навигации. [21] В дополнение к передатчикам, некоторые черепахи были снабжены магнитами, которые, как ожидалось, нарушали любую способность использовать поле Земли для навигации. Не было никакой разницы в миграционных показателях между этими черепахами и черепахами, которые не несли магниты, но экспериментальный дизайн был подвергнут критике. [22] Существуют веские доказательства того, что зеленые черепахи чувствительны к магнитным сигналам. Например, молодые зеленые черепахи, подвергшиеся воздействию полей к северу и к югу от места отлова (т. е. смещенные в геомагнитном, но не географическом пространстве), ориентировались в направлении, которое привело бы их обратно к месту отлова, что предполагает, что они могут использовать магнитное поле Земли для получения позиционной информации. Взрослые черепахи также используют магнитные сигналы. [23] В то время как геомагнитные сигналы могут направлять навигацию на больших расстояниях, вблизи цели, считается, что черепахи используют сигналы ветра, исходящие от цели, чтобы нацелиться на свою цель. [24] Молодые зеленые особи могут ориентироваться, используя «солнечный компас». [25] Другими словами, они могут использовать информацию о направлении для определения своего направления.

Методы навигации

[9] Навигационные навыки черепах для миграций остаются неизвестными. Существует несколько гипотез, включая астрономические подсказки и магнитное поле Земли. [26] Есть доказательства того, что морские черепахи используют навигационный компас, такой как бикоординатное картирование или геомагнитный импринтинг, при совершении длительных миграций. Следующие навигационные методы миграции морских черепах помогают увеличить преимущества приспособленности морских черепах. Черепахи используют эти подсказки, чтобы перемещаться в более глубокие воды для большего изобилия пищи и меньшего риска нападения хищников. Для морских черепах, находящихся под угрозой исчезновения, нахождение области с меньшим количеством хищников помогает максимизировать их общую приспособленность и сохранить их как существующий вид.

Гипотеза астрономических сигналов не подкреплена научными доказательствами. Эти сигналы включают свет от Солнца, Луны и звезд. [21] Если бы морские черепахи использовали астрономические сигналы, они не смогли бы ориентироваться в водах, где свет плохо ослабевает, в облачные дни или когда Луна закрыта облаками. [21] Луна не является хорошим астрономическим сигналом, поскольку новолуние происходит каждые 28 дней. Сужаясь под астрономическую гипотезу, использование магнитных полей Земли можно рассматривать как навигационный инструмент для длительных миграционных моделей морских черепах.

Магнитное поле Земли используется для миграции самых разных видов, включая бактерий, моллюсков, членистоногих, млекопитающих, птиц, рептилий и земноводных. [27] Чтобы понять магнитные поля Земли, Землю можно рассматривать как большой магнит. Как типичный магнит имеет северный и южный конец, так и Земля. Северный полюс магнита расположен на северном полюсе Земли, а южный полюс магнита расположен на южном полюсе Земли. От этого северного и южного полюса простираются магнитные поля. Магнитное поле покидает полюса и изгибается вокруг Земли, пока не достигнет противоположного полюса. [28]

Схема магнитного поля Земли

Что касается гипотезы магнитного поля, то существует три основных концепции. Концепции включают электромагнитную индукцию, химические реакции магнитного поля и магнетит. Что касается электромагнитной индукции, предполагается, что у морских черепах есть электрорецепторы. Хотя доказательства были найдены у других видов, таких как скаты и акулы, нет никаких доказательств того, что у морских черепах есть электрорецепторы, что делает эту гипотезу недействительной. Вторая концепция из экспериментов Ирвина включает химические реакции, обычно встречающиеся у тритонов и птиц. Сила магнитного поля влияет на химические реакции внутри тел тритонов и птиц. Последняя концепция включает магнитные кристаллы, которые образуются во время магнитных импульсов от магнитных полей Земли. Эти магнитные кристаллы, образованные магнетитом, дают черепахам информацию о направлении и направляют их в миграции. Магнетит влияет на клетки нервной системы морской черепахи, производя сигнал, который ссылается на силы магнитного поля, а также на направление и величину, которые применяются. [29] Если этот магнетит используется в миграции, когда магнитные полюса Земли меняются местами в дипольный момент, сигнал, который получает нервная система морской черепахи, изменит направление миграции. [29] Независимо от гипотезы, вылупившиеся черепахи обладают способностью определять направление и угол наклона, под которым они плывут, с помощью магнитных полей. [14]

Бикоординатное картирование

Бикоординатное картирование также было выдвинуто в качестве метода перемещения морских черепах наряду с продольным направлением. [30] Бикоординатное картирование определяется как геомагнитная карта, которая зависит как от интенсивности, так и от наклона магнитного поля. [31] Изменения в интенсивности или наклоне магнитного поля Земли могут сдерживать направление перемещения морских черепах, поэтому важно, чтобы географические координаты играли роль в миграции в открытом море. Было показано, что при помещении в области с одинаковыми широтными, но разными продольными координатами морские черепахи способны продолжать перемещение в том же магнитном направлении, в котором они начали. [31] Сделан вывод, что морские черепахи могут унаследовать бикоординатную карту, которой нужно следовать, которая не координируется с конкретными широтными или долготными точками, но помогает черепахе поддерживать постоянное направление перемещения. [30]

Геомагнитный импринтинг

Морская черепаха откладывает яйца на обозначенном пляже

Геомагнитный импринтинг осуществляется путем использования угла наклона и напряженности поля для запечатления в магнитных полях родных домов морских черепах. Импринтинг — это врожденный процесс обучения, который наследуется внутри вида для распознавания важных ориентиров и ресурсов. Использование геомагнитного импринтинга помогает морским черепахам ориентироваться в более поздних временных линиях. Этот процесс используется не только у морских черепах, но также может быть замечен у рыб, таких как Salmo Salar ( атлантический лосось ) и миграция птиц . Этот метод навигации важен для самок морских черепах, поскольку было доказано, что они возвращаются на свои родные пляжи, чтобы отложить собственные яйца. [32] Интенсивность и наклон магнитного поля зависят от широты, что помогает черепахам ориентироваться на север или юг. [33] Это облегчает черепахам следовать вдоль береговой линии, которая наиболее связана с их родным пляжем, [32] в конечном итоге направляя их обратно. Предыдущие исследования пришли к выводу, что возвращение на родной пляж для откладывания потомства является преимуществом в плане устойчивости к паразитам и болезням, что в целом повышает приспособленность черепах. [10]

Ссылки

  1. ^ abcd "Sea Turtle Navigation". Unc.edu . Получено 9 мая 2014 г.
  2. ^ abc Russell, AP; Aaron M. Bauer; Megan K. Johnson (2005). «Миграция амфибий и рептилий: обзор моделей и механизмов ориентации в отношении стратегии жизненного цикла». В Elewa, Ashraf MT (ред.). Миграция организмов: география климата, экология . Берлин: Springer-Verlag. стр. 151–184.
  3. ^ Сейл, Алессандро; Луски, Паоло (2009). «Навигационные проблемы при океанических миграциях кожистых морских черепах». Труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 276 (1674): 3737–3745. doi :10.1098/rspb.2009.0965. PMC 2817277. PMID  19625321 . 
  4. ^ Ломанн, Кеннет Дж.; Ломанн, Кэтрин М.Ф.; Эрхарт, Ллевеллин М.; Бэгли, Дин А.; Свинг, Тимоти (2004). «Геомагнитная карта, используемая в навигации морских черепах». Nature . 428 (6986): 909–910. doi :10.1038/428909a. PMID  15118716. S2CID  4329507.
  5. ^ ab "Миграция морских черепах". СМ. Черепахи . Получено 20 марта 2023 г.
  6. ^ ab Southwood, Amanda; Avens, Larisa (январь 2010 г.). «Физиологические, поведенческие и экологические аспекты миграции у рептилий». Journal of Comparative Physiology B . 180 (1): 1–23. doi :10.1007/s00360-009-0415-8. ISSN  0174-1578. PMID  19847440. S2CID  20245401.
  7. ^ Бут, Дэвид Т. (январь 1998 г.). «Инкубация яиц черепах при разных температурах: компенсируют ли эмбрионы температуру во время развития?». Физиологическая зоология . 71 (1): 23–26. doi :10.1086/515884. ISSN  0031-935X. PMID  9472809.
  8. ^ Prange, Henry D.; Jackson, Donald C. (сентябрь 1976 г.). «Вентиляция, газообмен и метаболическое масштабирование морской черепахи». Respiration Physiology . 27 (3): 369–377. doi :10.1016/0034-5687(76)90065-7. PMID  973053.
  9. ^ ab Pike, David A (2 сентября 2008 г.). «Естественные пляжи приносят пользу гнездящимся морским черепахам». Biology Letters . 4 (6): 704–706. doi :10.1098/rsbl.2008.0359. ISSN  1744-9561. PMC 2614151 . PMID  18765355. 
  10. ^ ab Stiebens, Victor A.; Merino, Sonia E.; Chain, Frédéric JJ; Eizaguirre, Christophe (30 апреля 2013 г.). "Эволюция генов MHC класса I у находящейся под угрозой исчезновения головастой морской черепахи (Caretta caretta), выявленная путем секвенирования 454 ампликонов". BMC Evolutionary Biology . 13 (1): 95. Bibcode :2013BMCEE..13...95S. doi : 10.1186/1471-2148-13-95 . ISSN  1471-2148. PMC 3655109 . PMID  23627726. 
  11. ^ Окуяма, Дзюнъити; Абэ, Осаму; Нисидзава, Хидеаки; Кобаяси, Масато; Ёседа, Кэндзо; Араи, Нобуаки (2009). «Онтогенез дисперсионной миграции детенышей зеленой черепахи ( Chelonia mydas )». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии . 379 (1–2): 43–50. doi :10.1016/j.jembe.2009.08.008.
  12. ^ Салмон (2003). Искусственное освещение и морские черепахи. Биолог 50 , 163–168.
  13. ^ Гуденаф и др. (2010). Перспективы поведения животных, 3-е издание. Глава 10, стр. 204.
  14. ^ ab Lohmann, Kenneth J.; Lohmann, Catherine MF (1996). «Обнаружение напряженности магнитного поля морскими черепахами». Nature . 380 (6569): 59–61. Bibcode :1996Natur.380...59L. doi :10.1038/380059a0. S2CID  4347283.
  15. ^ Ломанн, Кеннет Дж.; Ломанн, Кэтрин М.Ф.; Эндрес, Кортни С. (2008). «Сенсорная экология океанской навигации». Журнал экспериментальной биологии . 211 (11): 1719–1728. doi : 10.1242/jeb.015792 . PMID  18490387.
  16. ^ Alok Jha (5 января 2011 г.). «Секретные путешествия кожистых черепах раскрыты с помощью передатчиков». The Guardian . Лондон . Получено 9 мая 2014 г.
  17. ^ "Arribada". Архивировано из оригинала 14 июня 2010 года . Получено 7 июня 2011 года .
  18. ^ Дарвин, Чарльз (1873). «Восприятие у низших животных». Nature . 7 (176): 360. Bibcode :1873Natur...7..360D. doi : 10.1038/007360c0 . S2CID  3953467.
  19. ^ Ломанн, К. Дж.; Луши, П.; Хейс, Г. К. (2008). «Целевая навигация и поиск островов у морских черепах». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии . 356 (1–2): 83–95. doi :10.1016/j.jembe.2007.12.017.
  20. ^ Ломанн, Кеннет Дж.; Ломанн, Кэтрин М.Ф.; Путман, Натан Ф. (2007). «Магнитные карты у животных: GPS природы». Журнал экспериментальной биологии . 210 (21): 3697–3705. doi :10.1242/jeb.001313. PMID  17951410. S2CID  12185096.
  21. ^ abc Papi, F.; Luschi, P.; Akesson, S.; Capogrossi, S.; Hays, GC (2000). «Миграция в открытом море морских черепах, подверженных магнитному возмущению». Journal of Experimental Biology . 203 (Pt 22): 3435–3443. doi :10.1242/jeb.203.22.3435. PMID  11044382.
  22. ^ Ломанн, Кеннет Дж. (2007). «Морские черепахи: навигация с помощью магнетизма». Current Biology . 17 (3): R102–R104. Bibcode : 2007CBio...17.R102L. doi : 10.1016/j.cub.2007.01.023 . PMID  17276900. S2CID  16252578.
  23. ^ Луши, Паоло; Бенаму, Саймон; Жирар, Шарлотта; Чиччоне, Стефан; Роос, Дэвид; Судре, Жоэль; Бенвенути, Сильвано (2007). «Морские черепахи используют геомагнитные сигналы во время возвращения в открытое море». Current Biology . 17 (2): 126–133. Bibcode :2007CBio...17..126L. doi : 10.1016/j.cub.2006.11.062 . PMID  17240337. S2CID  18133913.
  24. ^ Хейс, Грэм К .; Окессон, Сюзанна; Бродерик, Аннет К.; Глен, Фиона; Годли, Брендан Дж.; Папи, Флориано; Луски, Паоло (2003). «Способность морских черепах находить острова». Труды Королевского общества Лондона B: Биологические науки . 270 (Suppl 1): S5–S7. doi :10.1098/rsbl.2003.0022. PMC 1698032. PMID 12952621  . 
  25. ^ Мотт, К. (2010). Ориентация по солнечному компасу у молодых зеленых морских черепах (магистерская диссертация). Флорида: Флоридский Атлантический университет.
  26. ^ Ломанн, Кеннет Дж.; Фитингхофф Ломанн, Кэтрин М. (1 мая 1994 г.). «Приобретение магнитного направленного предпочтения у вылупившихся головастых морских черепах». Журнал экспериментальной биологии . 190 (1): 1–8. doi :10.1242/jeb.190.1.1. ISSN  0022-0949. PMID  9317201.
  27. ^ Ломанн, К. Дж. (1991). «Магнитная ориентация у вылупившихся головастых морских черепах ( Caretta caretta )». Журнал экспериментальной биологии . 155 : 37–49. doi :10.1242/jeb.155.1.37. PMID  2016575.
  28. ^ Вильчко, Вольфганг; Вильчко, Росвита (1996). «Магнитная ориентация у птиц». Журнал экспериментальной биологии . 199 (Pt 1): 29–38. doi :10.1242/jeb.199.1.29. PMID  9317275.
  29. ^ ab Ирвин, Уильям П.; Ломанн, Кеннет Дж. (2005). «Нарушение магнитной ориентации у вылупившихся головастых морских черепах импульсными магнитными полями». Журнал сравнительной физиологии A. 191 ( 5): 475–480. doi :10.1007/s00359-005-0609-9. PMID  15765235. S2CID  19977908.
  30. ^ ab Putman, Nathan F.; Endres, Courtney S.; Lohmann, Catherine MF; Lohmann, Kenneth J. (март 2011 г.). «Восприятие долготы и бикоординатные магнитные карты у морских черепах». Current Biology . 21 (6): 463–466. Bibcode : 2011CBio...21..463P. doi : 10.1016/j.cub.2011.01.057 . PMID  21353561.
  31. ^ ab Lohmann, Kenneth J.; Lohmann, Catherine MF (1 января 1996 г.). «Ориентация и навигация в открытом море у морских черепах». Журнал экспериментальной биологии . 199 (1): 73–81. doi : 10.1242/jeb.199.1.73 . ISSN  0022-0949.
  32. ^ ab Brothers, J. Roger; Lohmann, Kenneth J. (февраль 2015 г.). «Доказательства геомагнитного импринтинга и магнитной навигации в натальном хоминге морских черепах». Current Biology . 25 (3): 392–396. Bibcode : 2015CBio...25..392B. doi : 10.1016/j.cub.2014.12.035 . PMID  25601546.
  33. ^ Fuxjager, Matthew J.; Davidoff, Kyla R.; Mangiamele, Lisa A.; Lohmann, Kenneth J. (22 сентября 2014 г.). «Геомагнитная среда, в которой инкубируются яйца морских черепах, влияет на последующее поведение магнитной навигации у вылупившихся детенышей». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 281 (1791): 20141218. doi :10.1098/rspb.2014.1218. ISSN  0962-8452. PMC 4132683. PMID  25100699 . 

Внешние ссылки