《Animal Behaviour》:Nesting in bushes and burrows: potential climate responses in the gopher tortoise
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气候变暖背景下,戈壁龟母龟通过巢穴位置选择(地下洞穴或阴凉处)有效降低巢温2.5-3°C,展现行为可塑性以缓冲胚胎发育受影响。研究首次发现该物种36%巢穴位于洞穴内部,表明其具备更强的气候适应潜力。
梅根·克拉夫特(Meghan Craft)|乔治·L·海因里希(George L. Heinrich)|杰夫·戈斯林(Jeff Goessling)|马特·达拉斯(Matt Dallas)|黛比·卡西尔(Deby Cassill)|J·肖恩·杜迪(J. Sean Doody)
美国佛罗里达州圣彼得堡市南佛罗里达大学综合生物学系
随着气候以前所未有的速度持续变暖,许多研究都集中在生物对气候变化的响应上。在卵生物种中,胚胎期的气候响应仅限于母亲选择筑巢地点的行为,这些物种没有亲代抚育。但是,母亲能否选择能够弥补气候变化对发育中胚胎影响的筑巢地点呢?我们研究了位于该物种分布范围较热端的地鼠龟(Gopherus polyphemus)的筑巢行为。我们发现了25个巢穴,其中16个(64%)位于洞穴外部(在洞口周围的沙堆中),这与该物种的通常情况一致。然而令人惊讶的是,还有9个巢穴(36%)位于洞穴内部,这是该物种的一个新发现。所选筑巢地点的冠层开放度存在显著差异(平均值=42.0%;范围24–62%);这些地点的冠层开放度通常介于阳光最充足(平均值=61%)和最阴暗(15%)的位置之间。筑巢地点与潜在筑巢地点的冠层开放度和入射辐射强度(IRI)之间存在高度显著的正相关关系,并且在孵化期间变化不大。总体而言,我们的数据表明,通过将巢穴建在洞穴深处1.5米处或洞穴周围50米范围内较阴暗的地方,母亲可以将巢穴的平均温度降低约2.5–3°C。冠层开放度和入射辐射强度的广泛变化及其对巢穴温度的影响表明,如果筑巢地点的选择行为具有遗传性,并且能够足够快地进化以适应未来的气候变暖,那么地鼠龟的母亲可以在一定程度上保护其发育中的胚胎免受气候变暖的影响。我们在洞穴内部发现巢穴这一新发现表明,与大多数不挖掘洞穴的龟类相比,地鼠龟可能具有更强的能力来抵御气候变暖。
研究物种和研究地点
地鼠龟栖息在美国东南部的干旱高地生境中。佛罗里达州占据了其地理分布范围的最大部分,其分布范围从南卡罗来纳州延伸到路易斯安那州(Auffenberg & Franz, 1982; Bramble & Hutchison, 2014)。它们栖息在多种生境类型中,包括长叶松沙丘、灌木丛、松树林等,这些生境的特点是排水良好、土壤多沙、草本植物丰富以及冠层开阔(Auffenberg & Franz, ……)
筑巢的季节性时间和巢穴数据总结
我们发现了25个巢穴,所有这些巢穴都与活跃的龟洞相关。筑巢活动发生在4月底至6月底之间,大多数巢穴是在5月份形成的(图2)。有5个巢穴的产卵日期无法确定,其中3个巢穴在被发现时已被破坏。对于所有调查的龟洞,洞口周围区域的平均冠层开放度为37.1 ± 13.62%(范围9.3–65.5%,n = 159),平均入射辐射强度为每天6.1 ± 2.0 MJ/m2(范围1.3–9.2 MJ/m2)
讨论
我们的研究表明,通过改变筑巢地点的行为,龟母亲可能能够减轻气候变化对发育中胚胎的影响。通过选择较凉爽的筑巢地点,母亲有可能通过产生健康的后代来适应气候变暖,前提是这些行为具有足够的遗传性。除了揭示表型可塑性外,我们的定量和实验数据还表明,龟母亲有两种方法可以降低巢穴温度
作者贡献
梅根·克拉夫特(Meghan Craft):撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据收集与分析。乔治·L·海因里希(George L. Heinrich):撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调、方法论设计、数据收集与分析、概念构建。杰夫·戈斯林(Jeff Goessling):撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理、方法论设计、数据收集与分析、资金筹集。马特·达拉斯(Matt Dallas):资源协调、方法论设计、数据收集与分析。黛比·卡西尔(Deby Cassill):撰写、审稿与编辑。
致谢
我们感谢圣彼得堡市公园与娱乐部门的T. Graham提供了研究地点的使用权以及后勤支持。A. B. Antz-Hanson博士(圣彼得堡Grand Central兽医医院)提供了放射成像服务,B. Atkinson、P. Goessling以及几位埃克德学院的学生也协助了这项研究。J. Berish、D. R. Jackson、C. Nottebaert、A. Owens、A. Walde和T. J. Walsh在文献搜索方面给予了帮助。