Отправить статью по E-mail 
Экологическая генетика жуков рода Adalia: динамика перестройки популяции A. bipunctata Архангельска в условиях глобального потепления
- Авторы: Захаров И.А.1, Рубанович А.В.1
-
Учреждения:
- Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
- Выпуск: Том 23, № 1 (2025)
- Страницы: 33-38
- Раздел: Генетические основы эволюции экосистем
- Статья получена: 24.09.2024
- Статья одобрена: 13.11.2024
- Статья опубликована: 19.04.2025
- URL: https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/636450
- DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen636450
- ID: 636450
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Изучена динамика состава популяции Adalia bipunctata L. в Архангельске на протяжении 21 года. Доля черных особей снизилась почти в 2 раза; среднегодовая температура в то же время возросла с 1,92° до 2,95°. Сопоставление состава популяции со средней годовой температурой показало, что доля черных особей отрицательно коррелирует со среднегодовой температурой. Наблюдаемое изменение состава популяции является, вероятно, эффектом глобального потепления.
Ключевые слова
Полный текст
АКТУАЛЬНОСТЬ
Глобальное потепление, происходящее в последние полвека, не может не сказываться на генетических процессах в популяциях самых разных организмов. Однако для того чтобы заметить последствия потепления, необходимо многолетнее слежение за одной и той же популяцией, во-первых, и во-вторых, легко учитываемые маркеры происходящих в популяции генетических процессов. Этим требованиям отвечают популяции Adalia bipunctata, двуточечной божьей коровки. Этот вид обитает на огромной территории Евразии — от Франции до Камчатки и от Норвегии до Армении. Ряд популяций этого вида находится под наблюдением генетиков уже в течение 100 лет. Популяции адалии полиморфны по легко учитываемому морфологическому признаку, причем по такому признаку, который находится под четким генетическим контролем [1, 2].
Одним из авторов настоящей работы в течение 20 лет проводилось изучение состава популяции A. bipunctata в Архангельске. При этом было выявлено направленное изменение состава популяции, которое, вероятно, является результатом заметного потепления климата. Ниже приводятся результаты наших наблюдений и их статистический анализ.
Цель исследования — подтвердить на материале популяции A. bipunctata, обитающей в Архангельске, влияние климатических изменений на состав популяции.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Сборы жуков A. bipunctata L. (Coccinellidae, Coleoptera) проводили в Архангельске (64°33', 40°3') преимущественно на Троицком проспекте и набережной р. Двины, на татарской жимолости (Lonicera tatarica), иве (Salix sp.), карагане (Caragana sp.). Жуков собирали на стадиях имаго и куколки. В тех сборах, где куколки составляли значительную часть, учет фенотипов проводили отдельно среди жуков, собранных на стадии имаго, и выведенных из куколок. Фенотипы жуков определяли по Я.Я. Лусису [1, 2].
Сведения о климате Архангельска и его изменении были взяты на сайте www.meteoblue.com [3]. Состав изученной популяции сопоставлен с данными о среднегодовой температуре в Архангельске. Для обработки результатов использовали встроенные процедуры пакета Excel.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Состав популяции A. bipunctata Архангельска в разные годы представлен в табл. 1. В табл. 2 дана рассчитанная по тренду изменений среднегодовая температура года сбора. Средняя годовая температура за период наших наблюдений значимо возросла (y=0,048x – 95,82, R2=0.334, p=0,00003). За 21 год наблюдений доля черных особей в популяции заметно снизилась (табл. 2). На графике рис. 1 видно, что это снижение происходило в линейной зависимости от повышения среднегодовой температуры (y=–23,71x+94,24; R2=0,950, p=0,0002).
Таблица 1. Состав популяции Adalia bipunctata Архангельска в разные годы
Table 1. Composition of the Adalia bipunctata population in Arkhangelsk in different years
Год сбора | Стадия | Число (n) | Морфы | ||||
typ | pan | pust | mac | прочие | |||
2003 | Имаго | 170 | 87 | 1 | 18 | 62 | 2 |
2005 | Имаго | 126 | 64 | 5 | 25 | 31 | 1 |
2005 | Куколки | 144 | 78 | 1 | 22 | 40 | 3 |
2010 | Имаго | 264 | 155 | 2 | 16 | 88 | 3 |
2010 | Куколки | 42 | 20 | 1 | 6 | 14 | 1 |
2011 | Имаго | 165 | 94 | 1 | 10 | 60 | – |
2011 | Куколки | 72 | 40 | 1 | 10 | 21 | – |
2012 | Имаго | 179 | 113 | 2 | 17 | 46 | 1 |
2014 | Имаго | 117 | 75 | – | 17 | 22 | 3 |
2024 | Имаго | 92 | 62 | 8 | 4 | 18 | – |
Примечание. typ — typica, pan — pantherina, pust — 6-pustulata, mac — 4-maculata, прочие — черные особи с непроявленным или необычным узором из красных пятен. Note: typ, typica; pan, pantherina; pust, 6-pustulata; mac, 4-maculata; прочие — other. | |||||||
Таблица 2. Состав популяции Adalia bipunctata Архангельска и среднегодовые температуры в годы сборов
Table 2. Composition of the Adalia bipunctata population in Arkhangelsk and average annual temperatures in the years of collecting
Год сбора | Число (n) | Черные особи, %* | Среднегодовая температура, °C |
2003 | 170 | 48,2 (40,52–56,01) | 1,92 |
2005 | 270 | 45,2 (39,15–51,33) | 2,02 |
2010 | 306 | 41,8 (36,24–47,58) | 2,26 |
2011 | 237 | 42,6 (36,24–49,18) | 2,31 |
2012 | 179 | 35,8 (28,74–43,25) | 2,36 |
2014 | 117 | 35,9 (27,24–45,29) | 2,46 |
2024 | 92 | 23,9 (15,63–33,94) | 2,95 |
*В скобках указаны левые и правые границы 95% доверительного интервала (точный тест Фишера). *The left and right limits of the 95% confidence interval (Fisher’s exact test) are shown in parentheses. | |||
Рис. 1. Зависимость состава популяции A. bipunctata Архангельска от среднегодовой температуры.
Fig. 1. The dependence of the population composition of A. bipunctata in Arkhangelsk on the average annual temperature.
Что касается состава архангельской популяции A. bipunctata (табл. 1), то, наряду с довольно высоким процентом черных особей (морфы 6-pustulata, 4-maculata), в этой популяции регулярно отмечалось присутствие редкой морфы, названной Я.Я. Лусисом «pantherina» [2]. Эта форма ни разу не встретилась нам в Москве, она чрезвычайно редка в Петербурге. Характерный для этой формы рисунок на надкрыльях был ранее генетически проанализирован одним из нас [4]; он, как и другие варианты окраски надкрыльев и узора на них, определяется одной из аллелей гена S.
Отмеченное изменение состава популяции A. bipunctata в Архангельске происходило одновременно с перестройкой популяций в ряде других городов. Снижение доли черных особей в популяции A. bipunctata Санкт-Петербурга началось с начала 1980-х годов [5]. В дальнейшем последовательное уменьшение доли меланистов в двух популяциях Петербурга было прослежено вплоть до 2018–2019 гг. [6]. Подобная динамика изменения состава генофондов была обнаружена в Нидерландах [7], Бергене (Норвегия) [8] и Ялте (Крым) [6]. Широкая распространенность этого явления позволяет связать его с глобальным потеплением, которое стало особенно заметным в последние полвека. Для подтверждения зависимости состава популяций A. bipunctata от глобального изменения климата важно изучить динамику генофондов других популяций, в которых ранее наблюдалось высокое содержание меланистов. Именно такой является популяция Архангельска, состав которой фиксировался одним из нас начиная с 2003 г. В табл. 2 приведены результаты этих наблюдений, которые показали четкое, почти двукратное, снижение доли черных особей за последние 20 лет.
Экспериментальные данные показывают различную реакцию черных и красных особей A. bipunctata на солнечную радиацию [9] и, по крайней мере в некоторых популяциях, больший успех в размножении черных морф в сравнении с красными в летний период [10].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведенные факты говорят в пользу гипотезы, что именно повышение температуры служит фактором, вызывающим изменение состава популяций A. bipunctata. Для подтверждения нашей гипотезы желательно продолжение наблюдений над различными, географически удаленными популяциями A. bipunctata. Особенно интересны в этой связи некоторые популяции южной Европы (Марсель, Франция; Рим-Остия, Италия), где несколько десятилетий назад был одним из нас зафиксирован необычайно высокий для Западной Европы процент меланистов [11, табл. П1].
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: И.А. Захаров — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, написание текста; А.В. Рубанович — анализ полученных данных.
Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Об авторах
Илья Артемьевич Захаров
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Email: zakharov@vigg.ru
ORCID iD: 0000-0002-7779-1969
д-р биол. наук, профессор, чл.-корр. РАН
Россия, МоскваАлександр Владимирович Рубанович
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: rubanovich@vigg.ru
ORCID iD: 0000-0002-1251-8806
SPIN-код: 2941-6237
д-р биол. наук
Россия, МоскваСписок литературы
- Лусис Я.-А.Я. О наследовании окраски и рисунка у божьих коровок Adalia bipunctata L. и Adalia decempunctata L. // Известия Бюро по генетике. 1928. № 6. С. 89–163.
- Лусис Я.-А.Я. О биологическом значении полиморфизма окраски у двуточечной коровки Adalia bipunctata L. // Latv Entomologs. 1961. № 4. С. 3–29.
- meteoblue.com [Электронный ресурс]. Погода [дата обращения: 20.09.2024]. Доступ по ссылке: https://www.meteoblue.com/ru
- Захаров И.А. Изучение наследования рисунка на надкрыльях у Adalia bipunctata // Генетика. 1996. Т. 32, № 4. С. 579–583. EDN: MOUYLX
- Сергиевский С.О., Захаров И.А. Реакция популяций на стрессовые воздействия: концепция двуступенчатого реагирования. В кн.: Сборник научных трудов: Онтогенез. Эволюция. Биосфера / под ред. А.В. Яблокова. Москва: Наука, 1989. С. 157–173.
- Захаров И.А., Рубанович А.В. Экологическая генетика жуков рода Adalia: перестройка состава популяций A. bipunctata как эффект глобального потепления // Экологическая генетика. 2023. Т. 21, № 1. С. 33–39. EDN: XQIKSO doi: 10.17816/ecogen317164
- Brakefield P.M., de Jong P.W. A steep cline in ladybird melanism has decayed over 25 years: a genetic response to climate change? // Heredity. 2011. Vol. 107, N 6. P. 574–578. doi: 10.1038/ hdy.2011.49
- Захаров И.А., Рубанович А.В. Экологическая генетика жуков рода Adalia: популяции A. bipunctata Норвегии и Кольского полуострова // Экологическая генетика. 2018. Т. 16, № 1. С. 49–52. EDN: UNYORG doi: 10.17816/ecogen16149–52
- de Jong P.W., Gussekloo S.W.S., Brakefield P.M. Differences in thermal balance, body temperature and activity between nonmelanic and melanic twospot ladybird beetles (Adalia bipunctata) under controlled conditions // J Exp Biol. 1996. Vol. 199, N 12. P. 2655–2666. doi: 10.1242/jeb.199.12.2655
- Timofeeff-Ressovsky N.W. Zur Analyse des Polymorphismus bei Adalia bipunctata L. // Biologisches Centralblatt. 1940. Vol. 60. P. 130–137.
- Захаров И.А. Генетика и эволюция популяций жуков рода Adalia. Москва: Ваш формат, 2023. 162 с.
Дополнительные файлы
