Ученые шпионят за лягушками-древолазами, используя пластиковые трубы на деревьях
Вы когда-нибудь наблюдали за лягушкой-древолазом? За этими ночными созданиями трудно наблюдать, их жизнь окутана тайной. Они вылупляются безногими пловцами, но быстро превращаются во взрослых особей с камуфляжной кожей, позволяющей прятаться днем, и липкими подушечками пальцев, позволяющими охотиться на ветвях деревьев ночью. Однако даже самая скрытная, высоко лазающая древесная лягушка не может укрыться от загрязнения, новых врагов и потери среды обитания. Ученые хотят знать, как древолазы справляются с этими угрозами, поэтому мы следим за ними с помощью хитрого способа: мы подвешиваем к деревьям небольшие пластиковые трубы, которые имитируют темные дупла, где древолазы любят отдыхать. С 2011 года мы насчитали тысячи лягушек-древоточцев в тысячах труб, но, поскольку в них так много загадок, наша работа будет продолжаться еще долгие годы. По одной трубе за раз лягушки-древолазы делятся своими секретами о том, какие угрозы вредят им больше всего, помогая нам лучше защищать и управлять прекрасными деревьями и водоемами, которые они называют своим домом.
Что такое древесные лягушки?
Древесные лягушки - это маленькие, пугливые амфибии, обитающие в наших лесах и близлежащих болотах. Хотя их часто трудно заметить, их веселые трели, стрекотание и кваканье напоминают нам об их присутствии, иногда даже в пределах нашего собственного квартала. Любопытный и терпеливый наблюдатель может обнаружить одну из этих маленьких лягушек, плотно прижавшуюся к ветке дерева, цвет которой настолько совпадает с цветом коры, что в неподвижном состоянии она почти исчезает. На самом деле, большинство видов древесных лягушек могут менять цвет своего тела в зависимости от окружающей обстановки. Благодаря способности плотно прилегать к древесным поверхностям и крепко держаться за них липкими подушечками пальцев, древесные лягушки не только хорошо скрываются от хищников, но и являются искусными и успешными охотниками на мошек, клещей, жуков и других беспозвоночных. В лесных экосистемах, которые они называют своим домом, в том числе в национальных парках и заповедниках региона, эти маленькие, лазающие по деревьям амфибии получают огромную пользу, когда экосистемы поддерживаются в равновесии. Понимание угроз и опасностей, с которыми сталкиваются лягушки-древолазы, помогает Службе национальных парков управлять своими землями таким образом, чтобы защитить не только лягушек-древолазов, но и места, где они процветают. Как ученые организуют проекты мониторинга для выполнения этой сложной работы?
Проекты мониторинга древесных лягушек
Определение того, как изменяется численность популяции животных с течением времени, помогает исследователям оценить состояние среды обитания и ее обитателей. Эти знания чрезвычайно ценны для принятия правильных управленческих решений в отношении земель, которыми управляет и которые охраняет Служба национальных парков. Организация проекта по сбору информации о популяции требует тщательного планирования, а лягушки-древолазы, с их чувствительной кожей и зависимостью от воды, являются хорошими объектами для изучения популяции. В рамках этого проекта программа мониторинга амфибий была сосредоточена в придонных лиственных лесах заповедника Баратария (часть Национального исторического парка и заповедника имени Жана Лафитта к югу от Нового Орлеана, штат Луизиана) [ 1 ]. Сбор данных в заповеднике начался в 2011 году и продолжается до сих пор.
Чтобы "поймать" животных, которых они хотят изучить, ученым иногда приходится проявлять изобретательность, и самые простые схемы часто оказываются самыми эффективными. Чтобы наблюдать за лягушками-древолазами, исследователи придумали очень умный план. Они использовали небольшие пластиковые трубы, которые подвесили на деревьях примерно на уровне груди. Такие трубы были идеальны, потому что они похожи на другие естественные полости, такие как отверстия или расщелины в деревьях. Лягушки-древолазы, ищущие убежище, могли без вреда для себя входить и выходить из труб (рис. 1A, B), а поскольку трубы были очень прочными, их можно было использовать из года в год [ 2, 3 ].
Исследовательская группа начала с того, что развесила 52 трубы на одной небольшой территории, которую они проверяли каждый месяц, чтобы подсчитать находящихся в ней лягушек-древоточцев (рис. 1С). Исследователи также идентифицировали каждый вид и фиксировали температуру воздуха и уровень влажности, чтобы составить картину экологических условий участка. Эта информация может быть объединена с данными о недавних погодных явлениях, таких как количество осадков, волны жары, похолодания и ураганы, чтобы помочь ученым лучше понять изменения в популяции древесных лягушек с течением времени.
Древесные лягушки и их повадки
В пластиковых трубах в заповеднике Баратария часто встречаются четыре различных вида древесных лягушек (рис. 2A-D): Серая древесная лягушка Коупа, птичьеголосая древесная лягушка, беличья древесная лягушка и зеленая древесная лягушка. Помимо того, что эти лягушки делят лесные биотопы, у них много общих черт [ 4, 5 ]. Будучи ночными, все они активны по ночам, охотясь за добычей в виде насекомых то высоко на деревьях, то ближе к земле. Весной и летом лягушки-древолазы перемещаются в близлежащие болота, заливы и пруды, чтобы найти себе пару и отложить яйца, прикрепляя их к подводной растительности. Из яиц вылупляются головастики, которые питаются водорослями и другими подобными водными растениями, пока через несколько недель эти пловцы не превращаются в маленьких лягушат, которые, как и их родители, продолжают свой жизненный цикл на суше.
Что обнаружили ученые
Ученые ставили перед собой две основные задачи. Первая заключалась в том, чтобы определить, сколько лягушек-древоточцев каждого вида обитает или посещает нижние лиственные леса, используя количество лягушек-древоточцев, которых они насчитали в трубах, как показатель численности лягушек в данном месте. Вторая цель состояла в том, чтобы проследить, как изменяется количество обнаруженных лягушек-древоточцев в разные сезоны и от одного года к другому. Сочетание этих цифр с экологическими данными позволило исследователям составить картину циклов присутствия древесных лягушек в течение нескольких лет.
На самом раннем этапе исследования особое внимание уделялось идентификации лягушек-древоточцев и тому, как часто они использовали трубы в разные сезоны. Первоначальные 52 трубы проверялись ежемесячно в период с 2011 по 2017 год, чтобы получить среднее количество древесных лягушек за проверку для каждого вида (рис. 3A). Выяснилось два интересных факта. Во-первых, некоторые виды встречались чаще других: беличьи лягушки-древолазы были самым часто встречаемым видом в те первые годы, а серые лягушки-древолазы Коупа были настолько редки, что их не видели ни разу. Во-вторых, летом лягушки-древолазы использовали трубы реже, чем зимой. В течение одного летнего сезона было 2 месяца, когда не было учтено ни одной лягушки! Это контрастирует с единственным зимним посещением, когда 80 лягушек-древолазов были замечены менее чем за 4 часа, включая 3 трубы с 5 лягушками-древолазами в каждой!
В начале 2018 года ученые изучили свои методы на предмет возможностей их улучшения и остановились на трех основных изменениях. Во-первых, они удвоили количество труб, добавив второй, аналогичный участок поблизости. Во-вторых, они сократили частоту проверок до одного раза в два месяца, проверяя оба участка утром в течение 2 дней. В-третьих, они сосредоточили свои поиски в основном на зимнем сезоне (ноябрь, январь и март), когда лягушки-древолазы встречаются чаще всего. На рисунке 3B показаны данные по общему количеству лягушек-древоточцев на обоих участках за последние три зимы. Результаты показывают, что в некоторые годы количество древесных лягушек больше, чем в другие, и доминирующий вид также меняется. Например, в первые две зимы беличьих лягушек было относительно мало, а в третью зиму они стали самым распространенным видом.
Изучение древесных лягушек
Проверка труб тысячи раз дала бесценную информацию для документирования изменений в популяциях лягушек-древоточцев в течение года и в разные годы. Когда исследователи поняли, что лягушки-древоточцы используют трубы неравномерно в течение года, они сосредоточили свои усилия на зиме, что позволило им более эффективно использовать свои научные ресурсы. Ученые были рады не только тому, что нашли способы улучшить ситуацию, но и тому, что сезонные различия стали интересным открытием. По их мнению, наиболее вероятное объяснение заключается в том, что лягушки-древолазы, как и другие амфибии, полагаются на внешние температуры для поддержания своей собственной идеальной внутренней температуры, а для этого окружающая их среда должна оставаться относительно теплой. Поэтому при похолодании они укрываются в естественных или искусственных полостях, которые сохраняют накопленное тепло. В теплую погоду они чаще отдыхают на открытых ветках или листьях, где прохладный воздух способствует терморегуляции, и это достаточно безопасно для них благодаря их маскировке.
Помимо обнаружения сезонности в использовании полостей, по мере изучения результатов исследований появилось множество других неожиданных открытий. Ученым стало известно много вещей, которые удивили их и вызвали новые вопросы. Например, насколько холодно должно быть, чтобы лягушки-древолазы стали искать дупла для защиты, и насколько вероятно, что каждый вид будет делить пространство? Кроме того, каковы последствия не по сезону холодных, жарких или сухих периодов? Чтобы лучше понять эти ситуации, исследователи теперь регистрируют температуру внутри каждой трубы, а также температуру наружного воздуха. Кроме того, они установили датчики, которые постоянно регистрируют глубину воды в близлежащем водоеме. Эта дополнительная информация помогает прояснить, как использование древесными лягушками труб связано с температурой и влажностью окружающей среды. Ученые также обсуждают, как увеличить частоту отбора проб в зимний период.
Экологи Службы национальных парков рассматривают новые и более серьезные вопросы, связанные с древесными лягушками. Что произойдет, если ураганы или другие бури пронесутся над заповедником, повалив деревья и заставив соленую воду просачиваться внутрь? Какие новые враги могут угрожать лягушкам-древолазам? Самой большой угрозой можем стать мы сами: землепользование людей растет. Однако люди тоже могут помочь, изучая древесных лягушек и пополняя банк знаний, собираемых учеными по всему миру. В совокупности эта информация может привести к принятию более эффективных решений о том, как выжить всем вместе - и древолазам, и людям. Даже лягушки-древолазы разных видов будут делить полость пластиковой трубки для отдыха, безопасности и укрытия. Можем ли мы также научиться делить Землю с лягушками-древолазами?
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Ссылки
[1] ↑ Carlson, J. E., Woodman, R. L., Finney, W., Granger, W., Bracewell, J., Buhlmann, K. A., et al. 2018. Мониторинг амфибий в сетевых парках побережья Мексиканского залива: Protocol narrative-Version 2.0. Отчет о природных ресурсах. NPS/GULN/NRR-2018/1742 . Форт-Коллинз, штат Колумбия: Служба национальных парков. Available online at: https://irma.nps.gov/DataStore/Reference/Profile/2256511
[2] ↑ Graeter, G., Buhlmann, K. A., Wilkinson, L. R., and Gibbons, J. W. (eds). 2013. Инвентаризация и мониторинг: Recommended Techniques for Reptiles and Amphibians: With Application to the United States and Canada . Бирмингем, АЛ: Partners in Amphibian and Reptile Conservation (PARC) Technical Publication IM-1.
[3] ↑ Dodd, C. K. Jr (ed). 2010. Amphibian Ecology and Conservation, a Handbook of Techniques . Оксфорд: Oxford University Press.
[4] ↑ Dodd, C. K. Jr. 2013. Frogs of the United States and Canada, Volume 1 . Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.
[5] ↑ Powell, R., Conant, R., and Collins, J. T. 2016. Peterson Field Guide to Reptiles and Amphibians of Eastern and Central North America, 4th Edn . New York, NY: Houghton, Mifflin, Harcourt.
