Галапагосские вьюрки — эндемичная группа птиц, населяющая Галапагосские острова и остров Кокос.

Своё второе название получила в честь Чарльза Дарвина (1809—1882), который впервые оценил их значение с точки зрения эволюционной биологии. Все галапагосские вьюрки произошли от единого предка, первоначально переселившегося с близлежащего материка 2—3 миллиона лет назад.

Представители группы — небольшие птицы примерно одинаковой длины тела 10—20 см. Виды группы отличаются друг от друга размером и формой клюва, что позволяет им занимать разные экологические ниши. Кроме того, виды отличаются окраской оперения (преобладают коричневатый или чёрный цвета) и вокализацией.

Земляные вьюрки — род воробьиных птиц из семейства овсянковых. Все виды являются эндемиками Галапагосских островов и принадлежат группе так называемых галапагосских вьюрков.

К группе земляных вьюрков относятся:

  • Большой кактусовый земляной вьюрок
  • Остроклювый земляной вьюрок
  • Средний земляной вьюрок
  • Малый земляной вьюрок
  • Большой земляной вьюрок
  • Кактусовый земляной вьюрок

Большой кактусовый земляной вьюрок, самец

Большой кактусовый земляной вьюрок обитает на Галапагосских островах Эспаньола, Хеновеса, Вольф и Дарвин, живёт преимущественно на кактусах. Продолговатый и сильный клюв хорошо приспособлен для добывания семян и насекомых. Кроме того, питается плодами и цветами кактусов.

Большой кактусовый земляной вьюрок, самка

Остроклювый земляной вьюрок — примечателен прежде всего тем, что питается почти исключительно кровью других животных. Птицы обитают только на островах Дарвин и Вольф. Они пьют кровь других птиц, таких как голубоногая и насканская олуши, отщипывая кожу у основания перьев, пока рана не начнёт кровоточить. Таким образом птицы восполняют свою потребность в жидкости на безводных островах. Считается, что такое поведение вьюрков развилось как следствие выклёвывания паразитов у других животных.


Вьюрки также крадут яйца олуш, катая их по камням, пока те не разбиваются. У птиц наблюдается половой дисморфизм: оперение самцов в основном чёрного цвета, в то время как самки серые с отдельными коричневыми перьями.

Остроклювый земляной вьюрок

Средний земляной вьюрок — один из видов певчих птиц, который обнаружил Чарльз Дарвин на Галапагосских островах.

Имеет сильный клюв, с помощью которого может щёлкать семена. Он предпочитает меньшие семена, так как только их он может щёлкать с наименьшим расходом энергии. В засушливые годы, когда не хватает меньших семян, питается больше чем обычно большими семенами. Ягоды и насекомые также служат основным источником питания.

Средний земляной вьюрок часто очищает кожу от паразитов у слоновых черепах и конолофов.

Средний земляной вьюрок

Малый земляной вьюрок — является самой маленькой птицей из семейства земляных вьюрков, длина взрослой особи составляет 11 см.


юв короткий и заострённый, с верхней стороны слегка изогнут. Самцы имеют чёрное оперение и белый кончик хвоста, у самки коричневое оперение. У популяций, обитающих в горной местности, клюв крупный и более острый, ноги короткие по сравнению с обитающими на равнинных местностях.. Является эндемиком Галапагосских островов и встречается почти на всех островах архипелага, за исключением Хеновеса, Вольфа и Дарвина. Наиболее распространён в засушливых прибрежных территориях, лесных массивах, кустарниках, хотя после сезона размножения часто обитает в высокогорье. В рацион питания входят мелкие семена, почки, цветы, листья. Помимо этого, малый земляной вьюрок образует симбиотические отношения со слоновой черепахой, галапагосским конолофом и морской игуаной, поедая с их шкур паразитов.

Малый земляной вьюрок
Большой земляной вьюрок

Большой земляной вьюрок — встречается в засушливой зоне большей части архипелага, хотя отсутствует на юго-восточных островах Флореана, Эспаньола, Сан-Кристобаль и Санта-Фе. Этот вьюрок самый крупный как по общему размеру, так и по размеру клюва. Его клюв идеально подходит для того, чтобы щёлкать твёрдые орехи.


Большой земляной вьюрок

Кактусовый земляной вьюрок — обитает на большинстве островов, за исключением Фернандина, Эспаньола, Геновеса, Дарвин и Вольф. Большинство этих островов населены его близким родственником — большим кактусовым земляным вьюрком.

Его естественной средой обитания являются сухой лесной массив и лесистая местность, а также кактус Опунция.

Кактусовый земляной вьюрок

Древесные вьюрки — род воробьиных птиц из семейства овсянковых. Все виды являются эндемиками Галапагосских островов, вместе с другими близкими родами образуют группу, известную как галапагосские вьюрки.

К группе древесных вьюрков относятся:

  • Толстоклювый древесный вьюрок
  • Мангровый древесный вьюрок
  • Дятловый древесный вьюрок
  • Малый древесный вьюрок
  • Большой древесный вьюрок
  • Попугайный древесный вьюрок

Толстоклювый древесный вьюрок

Толстоклювый древесный вьюрок — питается в основном жуками и подобными им насекомыми, в поисках которых птицы обследуют веточки, древесную кору и почки, а также выдалбливают неглубокие дыры в мягком дереве. Кормятся главным образом на деревьях. Проворны в движениях, напоминая синиц, и иногда в поисках пищи переворачиваются почти вниз головой. Иногда питаются на земле. Основной их корм составляют некрупные насекомые, а кроме того, они питаются нектаром цветов, почками, молодой листвой, крупными гусеницами (когда их много) и при случае клюют зёрна.

Мангровый древесный вьюрок

Мангровый древесный вьюрок — обитает только на острове Исабела.

Оперение верхней части тела сероватого цвета, а брюхо оливкового цвета. У мангрового древесного вьюрка округлая форма крыльев и закруглённый хвост. Питается крупными насекомыми, их личинками. Он берёт в клюв веточки и копает ими в поисках личинок или опарышей.


Вид находится под угрозой вымирания. Его популяция насчитывает от 60 до 140 особей

Дятловый древесный вьюрок

Дятловый древесный вьюрок

Длина тела около 15 см, вес 20—31 г.

Гнездо сферической формы из сухой травы, мха и лишайников строит самец. В кладке 4 беловатых яйца с тёмными отметинами. Инкубационный период длится 12—13 дней. Птенцы оперяются через 14 дней после вылупления.

Дятловый древесный вьюрок питается членистоногими, в том числе личинками жуков. В поисках добычи вьюрок ползает вдоль ствола или цепляясь за ветки деревьев.

Дятловый древесный вьюрок является одним из нескольких видов, которые используют инструмент для извлечения корма из расщелин в коре. Он выбирает короткие заострённые веточки или иглы кактуса, и, удерживая этот инструмент клювом, извлекает скрытую добычу. Птицы тщательно выбирают свой инструмент, пробуя различные веточки, пока не найдут подходящей, иногда неоднократно используют один и тот же и даже сами обрабатывают его для своего удобства. Во время сухого сезона птицы используют инструменты более 50% своего времени.

Малый древесный вьюрок

Малый древесный вьюрок — его естественной средой обитания являются субтропические или тропические леса и субтропические или тропические кустарники. Находится под угрозой исчезновения.


Большой древесный вьюрок — встречается только на острове Флореана на высоте более 250 метров во влажных высокогорных лесах. Главной средой размножения являются деревья и кустарники Скалезия, также эндемики Галапагосских островов.

В среднем птица обычно откладывает два-три яйца. Инкубационный период длится приблизительно 12 дней, после появления на свет птенцы проводят в гнезде около 14 дней, прежде чем его покинуть.

Большому древесному вьюрку угрожают интродуцированные хищники, такие как крысы, мыши, кошки и гладкошерстные животные, а также сокращение среды обитания вследствие вырубки лесов. Муха Philornis downsi также представляет значительную угрозу. Её паразитические личинки живут в гнёздах и питаются кровью и тканями тела птенцов, тем самым вызывая их высокую смертность.

Из-за этого большой древесный вьюрок находится под угрозой исчезновения.

Большой древесный вьюрок

Попугайный древесный вьюрок. Его естественной средой обитания являются субтропические или тропические леса. Вид является уязвимым.


Попугайный древесный вьюрок
Славковый вьюрок

Славковый вьюрок — состоит только из одного подвида, Обитает на островах Сантьяго, Рабида, Пинсон, Изабела, Фернандина и Санта-Крус.

Имеет зеленоватую окраску, помогающую маскироваться в листьях. Самцы имеют характерные красноватые пятна на горле.

Естественной средой обитания славкового вьюрка являются субтропические или тропические леса, а также сухие кустарники.
Вид является уязвимым.

Кокосовый вьюрок — Кокосовый вьюрок — единственный вид из подсемейства Дарвиновых вьюрков, который обитает не на Галапагосских островах, а является эндемиком острова Кокос, принадлежащего Коста-Рике.

Кокосовый вьюрок


Источник: vk.com

У всех ученых-биологов есть любимые модельные системы: к примеру, молекулярные биологи исследуют активность генов с помощью люциферазы светлячка, потому что по ее свечению сразу видно, в каких клетках работает интересующий ученых генетический элемент. Нейробиологи изучают свойства крупных нервных клеток моллюсков, потому что с ними удобно работать, а генетики исследуют наследственность на мушках-дрозофилах, у которых удобно контролировать скрещивание и быстро сменяются поколения. Биологи, которые исследуют эволюцию, тоже обладают любимыми модельными системами, хотя их «рабочие установки» несколько более масштабны. Самая известная «лаборатория» исследователей эволюции — Галапагосские острова, населяемые несколькими видами вьюрков. Эти птицы очень похожи между собой во всем, кроме формы клюва. Еще Дарвин предположил, что эти виды произошли от одного предка, который когда-то заселил острова, а затем виды разделились, поскольку птицы приспосабливались к разным видам пищи — к семенам, насекомым или нектару (рис. 1). Дарвина поразило, что эти птицы, так похожие на обитателей американского континента, все же представляют собой отдельные виды, специфические именно для Галапагосских островов, и к тому же, по-видимому, адаптировавшиеся к разным нишам в новой среде обитания. Эти наблюдения развили в нем интерес к идее об изменении видов. Надо сказать, что Дарвину повезло с возможность попасть на острова, поскольку, как мы сейчас знаем, специализация в таких изолированных сообществах происходит быстрее, и Дарвину посчастливилось увидеть действительно выразительный пример, когда птицы разных видов были явно похожи, но их клювы «заточились» под определенный вид пищи.


С XIX века возможности исследователей эволюции существенно расширились — теперь они не ограниченны анализом внешних признаков. К изучению классической системы Галапагосских островов теперь можно подойти со всем арсеналом новых методов. В частности, можно определить генотипы большого количества вьюрков, и посмотреть, что отличает их на уровне ДНК. Сравнивая количество отличий в ДНК у представителей разных видов птиц, можно построить схему расхождения их видов [1] и выяснить, соответсвует ли она нашим представлениям об приспособлении птиц к разным экологическим нишам островов.

Ранее такие деревья расхождения видов вьюрков уже строились, но тогда ученые ограничивались лишь скромным сравнением их митохондриальной ДНК или отдельных ядерных маркеров. Митохондриальная ДНК, во-первых, представляет собой лишь незначительную часть всей ДНК клетки, а во-вторых, не содержит в себе информации об изменениях, которые непосредственно повлияли на форму клюва. ДНК митохондрий содержит лишь часть информации о белках этих клеточных органелл, а все гены, которые отвечают за внешние признаки организма, находятся в ядре клетки. Если ДНК митохондрий пары видов на данный момент отличается сильнее, чем ДНК митохондрий другой пары видов, можно думать, что первая пара видов произошла от общего предка раньше, чем вторая, поскольку различия в ДНК видов, которые перестали скрещиваться, со временем накапливаются. Однако, конечно, хочется знать и конкретные гены, которые привели к разделению видов, а не просто случайные мутации, которые накопились в ДНК со временем. Поэтому на этот раз ученые проанализировали полные последовательности ДНК 120 птиц, представляющих все виды вьюрков Галапагосских островов [2]. Они нашли все различия в ДНК, характерные для разных видов птиц, и среди отличающихся фрагментов нашли гены, которые могут влиять и на форму клюва. Так наконец мы подошли к самому механизму, который позволил потомкам одного вида птиц приспособиться к разным экологическим нишам островов и создать настоящее разнообразие.

В целом получившаяся таксономия оказалась сходной с ранее построенными, хотя по данным полных геномов оказалось, что один из видов, выделявшихся ранее, на самом деле нужно разделить на три (рис. 2). Полученные данные позволили восстановить некоторые подробности эволюционной истории вьюрков Галапагосских островов. По данным полных геномов птиц, первое разделение видов произошло 900 тыс. лет назад. Разделение на земляные и древесные виды началось 100–300 тыс. лет назад и было довольно быстрым. Между некоторыми видами обнаружился поток генов, то есть, скрещивания могли иногда происходить и после разделения видов. После разделения по средам обитания (земляные и древесные виды) поток генов между видами одной среды обитания был ожидаемым образом сильнее, чем между видами разных сред обитания.

Но самым интересным было найти конкретные гены, которые сделали птиц на островах более разнообразными. Для этого ученые сгруппировали полученные последовательности ДНК по формам клюва их носителей и нашли, какие области ДНК характерны для обладателей клювов разной формы. Всего было найдено 15 областей генома, последовательности которых были более сходными у птиц с одинаковой формой клюва, и различались сильнее у птиц с разными клювами. Из них 6 регионов содержало гены, имеющие отношение к развитию лицевого отдела черепа и/или клюва у млекопитающих или птиц. Все эти гены потенциально могли быть ответственными за адаптацию формы клюва птиц к типу употребляемой пищи. Сильнее всего соответствовал форме клюва достаточно протяженный регион ДНК птиц, содержавший, в том числе, ген транскрипционного фактора ALX1. Этот белок играет ключевую роль в миграции нервных клеток нервного гребня в ходе развития головы зародыша птицы. Ген ALX1 — отличный кандидат на главную роль в изменении формы клюва вьюрков. Но с формой клюва у птиц была связана не только последовательность этого гена, но и последовательности участков ДНК в протяженной области вокруг него (целых 240 тысяч нуклеотидов). Такую последовательность расположенных рядом и, как правило, наследуемых вместе элементов хромосомы называют гаплотипом. Особи с определенной формой клюва, как правило, обладали двумя копиями определенного гаплотипа этого участка. Гаплотипы, соответствовавшие тупой и заостренной форме клюва, возникли вскоре после первого разделения вьюрков на виды, и с тех пор накопили целых 335 различий. Некоторые из них изменяют места связывания транскрипционных факторов, некоторые изменяют аминокислотную последовательность белка ALX1, а некоторые, по-видимому, никак не проявляют себя. Интересно, что варианты гаплотипа могли варьировать и в пределах одного вида — так, у Geospiza fortis, у представителей которого форма клюва может отличаться, нуклеотидные замены в гене ALX1 были многочисленными и также ассоциировались с формой клюва.

Интересно, что вьюрки менялись в последний миллион лет и продолжают меняться и буквально на наших глазах. В 1986 году на островах была засуха, которая повлияла на количества и виды доступной пищи. В результате заостренные клювы стали более «выгодными» и более распространенными, в том числе, благодаря межвидовой гибридизации птиц. Оказалось, что близкие по генетических признакам виды вьюрков могут скрещиваться между собой, а получившиеся гибриды могут давать плодовитое потомство от представителей любого из родительских видов. Исследователи изучили генотипы вида Geospiza fortis с большим разнообразием клювов и генотипы гибридов этого вида с другими видами (Geospiza scandens и Geospiza andfuliginosa), обладающими заостренными клювами. У гибридов G. fortis с G. scandens и G. andfuliginosa доля гаплотипов ALX1, соответствовавших заостренному клюву, была выше. Это подтверждает, что найденный биоинформатическими методами участок генома действительно имеет отношение к определению формы клюва у разных видов птиц. По-видимому, «заимствование» более выгодного гаплотипа у других видов сыграло значительную роль в распространении заостренных клювов, которое помогало птицам приспособиться к меняющимся условиям жизни в последние десятилетия. В общем, эволюция продолжается.

Источник: biomolecula.ru

Исследователи точно выявили гены, которые определяют огромное разнообразие форм и размеров клювов дарвиновых вьюрков (Geospizinae) – птиц, которых принято считать самым ярким примером естественного отбора. Именно этих пернатых изучал в своё время Чарльз Дарвин, путешествуя по Галапагосским островам и обнаружив там изолированные группы этих птах.

Год назад учёные смогли идентифицировать ген, который определяет форму клюва вьюрков. Теперь же они смогли выявить другой ген, "контролирующий" размер клюва. Вариации этого гена и легли в основу эволюционного изменения, которое исследователям довелось наблюдать в 2004-2005 годах, во время засухи на Галапагосских островах. Тогда размеры клюва одной популяции уменьшились, что позволило избежать конкуренцию за источники пищи, причём изменения произошли и на генетическом уровне.

"Мы задавались вопросом, возможно ли идентифицировать гены, лежащие в основе такой эволюции в природной популяции, – комментирует Лейф Андерссон (Leif Andersson), генетик из университета Упсалы. – В результате мы действительно выявили гены, которые играют определённую роль в таких эволюционных изменениях".

История небольших птичек началась около двух миллионов лет тому назад, когда общий предок всех вьюрков добрался до Галапагосов. К 1835 году, когда Чарльз Дарвин посетил острова во время своего плавания, этих птиц насчитывалось более десятка видов, причём каждый вид освоил свою экологическую нишу. Некоторые из них обладали массивными клювами и могли раскалывать семена, другие же обладали тонкими клювами и способностью выуживать насекомых из щелей в деревьях. Были также и плотоядные особи с острыми клювами.

Стремясь изучить генетическую основу этого разнообразия, исследователи сравнили геномы 60 птиц, представителей шести видов дарвиновых вьюрков, а также 120 образцов других видов, чтобы выявить точные филогенетические отношения. Как и ожидалось, у тесно связанных видов были наиболее схожие геномы.

Однако у шести видов вьюрков одна область генома коррелировала с размерами в большей степени, чем у родственных видов. У небольших видов была одна и та же разновидность данной области генома, у крупных – другая, а вот у средних видов – нечто среднее из этих двух разновидностей. По мнению учёных, за размер отвечал конкретный ген из этой области под названием HMGA2 – как известно, он влияет на размер и структуру морд у многих других животных. Дальнейший анализ показал, что у вьюрков Дарвина ген HMGA2 играет важную роль в регулировании размеров клюва.

Затем исследователи рассмотрели роль гена во время драматического эволюционного события. После того как в 2003 году Галапагосские острова подверглись невероятной засухе, многие из средних земляных вьюрков (Geospiza fortis) умерли от голода, так как не смогли конкурировать с более крупными видами например, с Geospiza magnirostris, недавно колонизировавшим остров и способным поедать большие семена.

После засухи средние земляные вьюрки, которым удалось выжить, оказались птицами с меньшим размером клювов, нежели у погибших особей. Вероятно, это объясняется тем, что им удавалось поедать мелкие семена (в то время как конкуренты эту пищу избегали).

Анализ ДНК средних земляных вьюрков, живших во времена засухи, показал: вариация HMGA2, "дарившая" им большой клюв, была более распространена среди птиц, умерших от голода. Этот генетический вариант, вероятно, ответственен за общее уменьшение размеров клюва.

Выводы исследования затронули новые вопросы биологии, например, учёным ещё предстоит выяснить, когда именно возникли эти вариации генов и как они распространились между видами. Также необходимо понять, что именно было первопричиной самых первых изменений.

Полное описание научной работы было опубликовано в журнале Science.

Источник: www.vesti.ru


Categories: Остров

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.