“Правило ресурсов” Макнаба и адаптивные изменения черепа обыкновенной бурозубки (Sorex araneus L., Eulipotyphla, Soricidae) из различных экосистем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Адаптивные особенности черепа сопоставлены с ресурсом почвенной мезофауны в популяциях трех мономорфных хромосомных рас обыкновенной бурозубки из различных экосистем. В суровых климатических условиях кустарниковой тундры района Воркуты (67°29ʹ N), с крайне низкой численностью дождевых червей, для популяции расы Серов характерны мелкие размеры черепа и мозговой капсулы, относительно низкая высота нижней челюсти. Поэтому следует ожидать мелких размеров височного мускула и уменьшения силы его сокращения (Fmt), а при коротком плече его силы (l1) также малой силы сжимания челюстей (Fсж) по сравнению с бурозубками из других локалитетов. В экосистеме тундры подтверждается “правило ресурсов” Макнаба и нарушается правило Бергмана (оптимизация метаболизма за счет относительного уменьшением поверхности тела). В суровых климатических условиях горного района северной тайги (62°05ʹ N, 520–650 м над ур. м.), с высокой численностью дождевых червей, для популяции расы Серов характерны крупные размеры черепа и мозговой капсулы и увеличение относительной высоты нижней челюсти. Поэтому следует ожидать увеличения массы и силы сокращения височного мускула (Fmt) при удлиненном плече его силы (l1) и, как следствие, увеличения силы сжатия челюстей (Fсж). В горной тайге подтверждается “правило ресурсов” Макнаба и правило Бергмана. В оптимальных климатических условиях елово-широколиственных лесов (55°44ʹ N) с высокой численностью дождевых червей для бурозубок расы Москва характерны мелкие размеры черепа и мозговой капсулы. Поэтому следует ожидать уменьшения массы и силы сокращения височного мускула (Fmt). Но меньшая сила височного мускула компенсируется удлинением плеча его силы (l1) (увеличена высота и уменьшена длина челюсти), поэтому сила сжатия челюстей (Fсж) не уменьшается. С оптимизацией метаболизма связаны и мелкие размеры бурозубок в более комфортных по температуре местообитаниях – подтверждается правило Бергмана, но нарушается правило ресурсов Макнаба. Результаты исследования показывают, что климатические условия способны прямо влиять на размеры тела бурозубок, подтверждая правило Бергмана, а не только опосредованно через продуктивность среды. Этот вывод следует рассматривать как предварительный, нуждающийся в подтверждении на популяциях других хромосомных рас.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Н. Орлов

Институт проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: orlovvic@yandex.ru
Россия, Москва

А. В. Бобрецов

Печоро-Илычский государственный природный заповедник

Email: avbobr@mail.ru
Россия, Республика Коми, пос. Якша

Д. М. Кривоногов

Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Арзамасский филиал)

Email: deniskrivonogov@mail.ru
Россия, Арзамас

А. В. Щегольков

Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Арзамасский филиал)

Email: mister.shegolkov@yandex.ru
Россия, Арзамас

Список литературы

  1. Акулова Л. И., Долгин М. М., Колесникова А. А., 2017. Распространение и численность дождевых червей (Lumbricidae) в подзоне средней тайги Республики Коми // Вестник Института биологии КН УРО РАН. № 1. С. 4–16.
  2. Бобрецов А. В., 2004. Обыкновенная бурозубка // Млекопитающие Печоро-Илычского заповедника. Сыктывкар: Коми кн. изд-во. С. 46–64.
  3. Бобрецов А. В., Куприянова И. Ф., Калинин А. А., Петров А. Н., Павлова С. В., Щипанов Н. А., 2012. Морфологическая дифференциация обыкновенной бурозубки (Sorex araneus) на северо-востоке Европейской части России // Зоологический журнал. Т. 91. № 5. С. 605–618.
  4. Бобрецов А. В., Петров А. Н., Быховец Н. М., Щипанов Н. А., 2020. Краниометрическая изменчивость обыкновенной бурозубки (Sorex araneus, Eulipotyphla) на Северо-Востоке Европейской части России: оценка влияния разных факторов // Зоологический журнал. Т. 99. № 6. С. 670–683.
  5. Васильев А. Г., Фалеев В. И., Галактионов Ю. К. и др., 2004. Реализация морфологического разнообразия в природных популяциях млекопитающих. 2-е изд. испр. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 232 с.
  6. Васильев А. Г., Шарова Л. П., 1992. Соотношение географической и хронографической изменчивости обыкновенной бурозубки на Урале // Морфологическая и хромосомная изменчивость мелких млекопитающих. Екатеринбург: Наука. С. 94–108.
  7. Гераськина А. П., 2016. Население дождевых червей (Lumbricidae) в основных типах темнохвойных лесов Печоро-Илычского заповедника // Зоологический журнал. Т. 95. № 4. С. 394–405.
  8. Григорьева О. О., Борисов Ю. М., Стахеев В. В., Балакирев А. Е., Кривоногов Д. М., Орлов В. Н., 2015. Генетическая структура популяций обыкновенной бурозубки Sorex araneus L. 1758 (Mammalia, Lipotyphla) на сплошных и фрагментированных участках ареала // Генетика. Т. 51. № 6. С. 711–723.
  9. Долгов В. А., 1985. Бурозубки Старого Света. М.: Изд-во Моск. ун-та. 221 с.
  10. Зайцев М. В., 2005. Эколого-морфологические особенности функционирования жевательного аппарата землероек // Эволюционные факторы формирования разнообразия животного мира. М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 135–145.
  11. Козловская Л. С., 1955. К характеристике почвенной фауны Большеземельской тундры // Доклады АН СССР. Нов. сер. Т. 104. № 3. С. 485–486.
  12. Колесникова А. А., Конакова Т. Н., 2019. Почвенная мезофауна бореальных лесов европейского северо-востока России // Евразиатский энтомологический журнал. Т. 18. № 5. С. 312–319.
  13. Колесникова А. А., Долгин М. М., Акулова Л. И., 2023. Дождевые черви (Oligochaeta, Lumdricidae) Республики Коми // Труды Карельского научного центра РАН. № 1. С. 19–36.
  14. Маркова А. К., Пузаченко А. Ю., 2008. Комплексы млекопитающих максимальной стадии последнего оледенения (Last Glacial Maximum – LGM) (<=24 – >=17 тыс. лет назад) // Эволюция экосистем Европы при переходе от плейстоцена к голоцену (24–8 тыс. л. н.). М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 91–116.
  15. Никольский В. С., 1983. Строение жевательного аппарата землероек (Soricidae) // Зоологический журнал. Т. 62. № 7. С. 1077–1086.
  16. Никольский В. С., 1990. Адаптивные преобразования костно-мышечной системы в эволюции Soricomorpha // Зоологический журнал. Т. 69. № 3. С. 81–90.
  17. Орлов В. Н., Кривоногов Д. М., Черепанова Е. В., Щегольков А. В., Григорьева O. O., 2019. Ассортативное скрещивание в гибридных зонах между хромосомными расами обыкновенной бурозубки, Sorex araneus L. (Soricidae, Soricomorpha) // Уcпехи современной биологии. Т. 139. С. 315–325.
  18. Орлов В. Н., Сычева В. Б., Черепанова Е. В., Борисов Ю. М., 2013. Краниометрические различия контактирующих хромосомных рас обыкновенной бурозубки Sorex araneus (Mammalia) как следствие их ограниченной гибридизации // Генетика. Т. 49. № 4. С. 479–490.
  19. Орлов В. Н., Черепанова Е. В., Кривоногов Д. М., Щегольков А. В., Борисов Ю. М., 2017. Зональные и рефугиальные этапы в эволюции видов: пример обыкновенной бурозубки, Sorex araneus L. (Soricidae, Soricomorpha) // Успехи современной биологии. T. 137. № 2. С. 119–134.
  20. Орлов В. Н., Крищук И. А., Черепанова Е. В., Борисов Ю. М., 2023. Направленная эволюция кариотипа обыкновенной бурозубки Sorex araneus (Mammalia) // Успехи современной биологии. T. 143. № 1. С. 52–67.
  21. Павлова С. В., Тумасьян Ф. А., Щипанов Н. А., 2014. Разнообразие хромосомных вариантов у обыкновенной бурозубки Sorex araneus (Eulipotyphla, Mammalia) на Европейской территории России // Поволжский экологический журнал. № 4. С. 555–563.
  22. Перель Т. С., 1979. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. М.: Наука. 272 с.
  23. Распопова А. А., Щипанов Н. А., 2011. Изменчивость участка цитохрома b в разных хромосомных расах и популяциях обыкновенной бурозубки Sorex araneus L., 1758 // Генетика. Т. 47. № 4. С. 527–536.
  24. Соколов А. А., 1956. Значение дождевых червей в почвообразовании. Алма-Ата: Изд-во АН Казахской ССР. 262 с.
  25. Тюрин В. В., Щеглов С. Н., 2015. Дискриминантный анализ в биологии: монография. Краснодар: Кубанский государственный университет. 126 с.
  26. Шашков М. П., Камаев И. О., 2010. Население дождевых червей темнохвойных лесов нижней части бассейна реки Большая Порожная (приток р. Печора) // Труды Печоро-Илычского гос. заповедника. Сыктывкар. Вып. 16. С. 204–207.
  27. Щипанов Н. А., Бобрецов А. В., Куприянова И. Ф., Павлова С. В., 2011. Межрасовая и межпопуляционная изменчивость фенотипических (краниальных) признаков обыкновенных бурозубок (Sorex araneus L., 1758) // Генетика. Т. 47. № 1. С. 76–86.
  28. Щипанов Н. А., Сычёва В. Б., Тумасьян Ф. А., 2016. Морфометрические дистанции и структурирование населения обыкновенной бурозубки Sorex araneus L. (Lipotyphla: Soricidae) // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. № 5. С. 511–524.
  29. Юдин Б. С., 1989. Насекомоядные млекопитающие Сибири. Новосибирск: Наука. 547 с.
  30. Chętnicki W., Fedyk S., Banaszek A., Szalaj K. A., Ratkiewicz M., 1996. Morphometrical characteristics of the common shrew (Sorex araneus L.) from interracial hybrid zones // Hereditas. V. 125. P. 201–207.
  31. Dötsch C., 1985. Masticatory function in schrews (Soricidae) // Acta Zoologica Fennica. V. 173. P. 231–235.
  32. Frafjord K., 2008. Can environmental factors explain size variation in the common shrew (Sorex araneus)? // Mammalian Biology. V. 73. № 6. P. 415–422.
  33. Horn A., Basset P., Yannic G., Banaszek A., Borodin P. M., Bulatova N. Sh. et al., 2012. Chromosomal rearrangements do not seem to affect the gene flow in hybrid zones between karyotypic races of the common shrew (Sorex araneus) // Evolution. V. 66. P. 882–889.
  34. Mackiewicz P., Moska M., Wierzbicki H. et al., 2017. Evolutionary history and phylogeographic relationships of shrews from Sorex araneus group // PLoS One. V. 12. e0179760.
  35. McNab B.K., 2010. Geographic and temporal correlations of mammalian size reconsidered: a resource rule // Oecologia. V. 164. № 1. P. 13–23.
  36. Mishta A., 2007. Morphometric variation of the common shrew Sorex araneus in Ukraine, in relation to geoclimatic factors and karyotype // Russian Journal Theriology. V. 6. № 1. P. 51–62.
  37. Nováková L., Vohralík V., 2017. Age and sex skull variation in a model population of the common shrew (Sorex araneus) // Folia Zoologica. V. 66. № 4. P. 254–261.
  38. Ochocińska D., Taylor J. R.E., 2003. Bergmann’s rule in shrews: geographical variation of body size in Palearctic Sorex species // Biological Journal of the Linnean Society. V. 78. № 3. P. 365–381.
  39. Okulova N. M., Balakirev A. E., Orlov V. N., 2007. Craniometrical characteristics of some Sorex araneus chromosomal races // Russian Journal of Theriology. V. 6. № 1. P. 63–71.
  40. Orlov V. N., Kozlovsky A. I., Okulova N. M., Balakirev A. E., 2007. Postglacial recolonisation of European Russia by the common shrew Sorex araneus // Russian Journal of Theriology. V. 6 (1). Р. 97–104.
  41. Pavlova S. V., Shchipanov N. A., 2018. New karyotypes of the common shrew Sorex araneus (Lipotyphla, Mammalia) at the northern periphery of the species range in European Russia // Mammal Research. V. 63. https://doi.org/10.1007/s13364-018-0409-6 (дата обновления: 25.02.2019).
  42. Petersen H., Luxton M., 1982. A comparative analysis of soil fauna populations and their role in decomposition processes // Oikos. V. 39. № 3. P. 287–388.
  43. Petit J. R., JouzelJ., Raunaud D. et al., 1999. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica // Nature. V. 399. P. 429–436.
  44. Polly P. D., 2007. Phylogeographic differentiation in Sorex araneus: morphology in relation to geography and karyotype // Russian Journal of Theriology. V. 6. № 1. P. 73–81.
  45. Polyakov A. V., Onischenko S. S., Ilyashenko V. B., Searle J. B., Borodin P. M., 2002. Morphometric difference between the Novosibirsk and Tomsk chromosome races of Sorex araneus in a zone of parapatry // Acta Theriologica. V. 47. № 4. P. 381–387.
  46. Prost S., Klietman J., van Kolfschoten T., Guralnick R. P., Waltari E. et al., 2013. Effects of late quaternary climate change on Palearctic shrews // Global Change Biol. V. 19. P. 1865–1874.
  47. Ratkiewicz M., Fedyk S., Banaszek A., Chętnicki K. A.W., Sazałaj K. A. et al., 2002. The evolutionary history of the two karyotypic groups of the common shrew Sorex araneus, in Poland // Heredity. V. 88. P. 235–242.
  48. Shchipanov N. A., Voyta L. L., Bobretsov A. V., Kuprianova I. F., 2014. Intra-species structuring in the common shrew Sorex araneus (Lipotyphla: Soricidae) in European Russia: morphometric variability could give evidence of limitation of interpopulation migration // Russian Journal of Theriology. V. 13. № 2. P. 119–140.
  49. Searle J. B., Polly P. D., Zima J. (Eds), 2019. Shrews, Chromosomes and Speciation (Cambridge Studies in Morphology and Molecules: New Paradigms in Evolutionary Bio). Cambridge: Cambridge University Press. 475 p.
  50. Wójcik J. M., Bogdanowicz W., Pucek Z., Wójcik A. M., Zalewska H., 2000. Morphometric variation of the common shrew Sorex araneus in Poland, in relation to karyotype // Acta Theriologica. V. 45. Suppl. 1. P. 161–172.
  51. Wόjcik J. M., Ratkiewicz M., Searle J. B., 2002. Evolution of the common shrew Sorex araneus: chromosomal and molecular aspects // Acta Theriol. V. 47. Suppl. 1. P. 139–167.
  52. Yom-Tov Y., Yom-Tov J., 2005. Global warming, Bergmann’s rule and body size in the masked shrew Sorex cinereus Kerr in Alaska // Journal of Animal Ecology. V. 74. № 5. P. 803–808.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Места регистрации хромосомных рас обыкновенной бурозубки и сбора материала. Квадраты – раса Москва (Мо), треугольники – раса Мантурово (Ма), кружки – раса Серов (Se). Локалитеты: 1Мо – Звенигород, 2Мо – Конаково, 3Ма – Раменье, 4Ма – Дань, 5Se – Якша, 6Se – Гаревка, 7Se – Яныпупунер, 8Se – Воркута.

Скачать (669KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема промеров черепа (1–7) обыкновенной бурозубки. Обозначения признаков приведены в тексте; нс – нижний челюстной сустав, вс – верхний челюстной сустав.

Скачать (349KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема распределения сил в челюстном аппарате обыкновенной бурозубки (по: Никольский, 1990): Fmt – направление вектора силы сокращения височного мускула, Fсж – направление вектора силы сжимания челюстей в области симфиза нижней челюсти, l1 и l2 плечи соответствующих сил – Fmt и Fсж соответственно, ТО – точка опоры нижнего челюстного сустава, В – венечный отросток, НВ – нисходящая ветвь нижней челюсти. Фото черепа https://skullbase.info/skulls/mammals/common_shrew_-_male.php

Скачать (669KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменчивость признаков черепа (мм) обыкновенной бурозубки в разных локалитетах трех хромосомных рас. Обозначения выборок как на рис. 1.

Скачать (260KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменчивость проекции мозговой капсулы (ШЧ × ДМЧ) и соотношения высоты нижней челюсти к длине ее нисходящей ветви (ВНЧ / ДОНЧ) у землероек разных локалитетов трех хромосомных рас. Обозначения выборок как на рис. 1.

Скачать (153KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Положение центроидов выборок обыкновенной бурозубки в пространстве первых двух дискриминантных функций. Обозначения выборок на рис. 1. Квадраты – раса Москва, кружки – раса Серов, треугольники – раса Мантурово. Положение центроидов выборок: А – по морфометрическим признакам, Б – по индексам морфометрических признаков.

Скачать (103KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025