Найдено объяснение цветному оперению птиц
Замысловатый окрас птиц зачастую обусловлен защитой от хищников или привлечением представителей противоположного пола. Однако долгое время ученые не могли объяснить, за счет чего и как происходит конкретная пигментация. Испанские ученые взялись заполнить этот пробел и назвали пигменты, которые окрашивают птичьи перья.
Биологи изучили оперение почти 9000 видов птиц и выяснили, что около 32 % изучаемых видов имеют сложные формы оперения. Обычно окраска формируется за счет двух типов пигментов: меланинов, которые отвечают за черные, серые, коричневые и оранжевые цвета, и каротиноидов, которые добавляют в палитру более яркие оттенки.
Меланины синтезируются в телах птиц в специальных клетках, называемых меланоцитами, которые работают вместе с перьевыми фолликулами. А вот самостоятельно производить каротиноиды пернатые не могут. Чтобы получить яркие перья, птицы должны употреблять в пищу продукты, содержащие этот пигмент, который циркулирует через кровоток и поступает в перьевые фолликулы.
Подавляющее большинство сложных птичьих узоров обусловлено меланинами, а не каротиноидами. Метафорически, если бы птицы были художниками, они использовали бы каротиноиды как широкую кисть для создания цветных пятен, а меланины как кисть для прорисовки более сложных деталей.
Лишь у трех семейств птиц окрас оперения не зависит от меланинов. Пестрые голуби, котинговые (из отряда воробьинообразных) и один из видов аистов вырабатывают каротиноидные пигменты.
Источник
Ученые поняли, почему птицы меняют свою окраску с ходом эволюции
Ученые из Университета Аризоны предлагают объяснение, почему у птиц с ходом эволюции меняется цвет оперения. Причина, по их мнению, в эволюции цветных пигментов в перьях птиц по всей Северной Америке. Работа была опубликована в Nature Communications.
Читайте «Хайтек» в
Существует две теории. Во-первых, механизмы, которые позволяют организмам хорошо подстраиваться под их текущую среду, и механизмы, которые позволяют изменять адаптацию, различны — последние подавляются, поскольку организмы все лучше и лучше подходят к их текущим условиям. Поэтому адаптация активируются только при изменении среды.
Во-вторых, механизмы, которые заставляют организмы вписываться в текущую среду, сами изменяются в процессе эволюции.
Различить эти возможности сложно, потому что в эволюционной биологии мы обязательно изучаем процессы, которые происходили в прошлом, события, которые мы пропустили. Вместо этого мы делаем вывод, что упустили из сравнения видов, существующих сегодня. Хотя этот подход может сказать, насколько хорошо нынешние организмы вписываются в их текущую среду, однако он не может сказать, как они сюда попали.
Алекс. Бадяев, профессор экологии и эволюционной биологии Университета Аризоны
Бадяев и его команда стремились понаблюдать за адаптацией к новым условиям в действии, уделяя особое внимание задействованным механизмам. Для этого они выбрали домашнего зяблика. Эта птица за последнее столетие распространилась по большей части Северной Америки и теперь занимает самые большие экологические ареалы среди всех существующих видов птиц.
Эти птицы окрашивают себя, поедая и интегрируя в свои перья пигментированные молекулы, называемые каротиноидами.
Каротиноиды — это большие молекулы, они наполняют перья птиц, в результате меняется их вид и структура. В перьях, где важна структурная целостность, например, в регулирующих температуру пухах или маховых перьях, развиваются механизмы, которые сдерживают рост пера за счет включения каротиноидов. По этой причине летные или пуховые перья почти никогда не бывают красочными ни у одного вида птиц. На противоположном конце спектра декоративные перья выигрывают от того, что они красочны и развивают механизмы, которые изменяют их структуру, чтобы обеспечить большее включение каротиноидов и улучшить их внешний вид.
Источники каротиноидных пигментов у домашних вьюрков различаются. В местных популяциях пустынь зяблики получают свои пигменты из пыльцы и плодов кактусов, тогда как в городских популяциях они получают их из недавно завезенных видов растений и кормушек для птиц. В северных популяциях они содержат пигменты семян трав, почек и ягод.
Читать также
Источник
Окраска птиц
03.02.2016
Окраска птиц зависит главным образом от окраски пера. Кожа птиц, за исключением голых частей тела, которые иногда приобретают особую яркую окраску, бывает слабо окрашена или вовсе не окрашена. Окраска перьев зависит от пигмента, но также от микроструктуры пера.
Что касается пигментов, то у птиц различают две группы, меланины и липохромы. Меланины — это зернистые пигменты от желтокоричневого до черного цвета, причем зерна черных и темно-коричневых пигментов имеют форму палочек, носят название эумеланина, а желтокоричневые пигменты в виде крупных зернышек называются фэомеланином.
Липохромы обычно растворены в жиру, диффузно реже в виде пятен с неясным контуром. Это — многочисленные пигменты красного, желтого, зелено-голубого или фиолетового цвета.
Природа этих пигментов недостаточно выяснена.
Различают три красных пигмента: 1) зооэритрин, самый распространенный из них, обусловливающий красную, розовую и бурую окраску большинства птиц, 2) зоорубин, найденный в оперении райских птиц, и 3) турацин, красный пигмент перьев бананоедов (Musophagidae).
Желтый пигмент — зооксантин, или зоофульцин, обусловливающий желтую окраску, а вместе с красным — оранжевую окраску птиц.
Наконец, имеется еще зеленый пигмент — тураковердин, встречающийся только в зеленых перьях бананоедов.
Столь распространенные у птиц синие и фиолетовые цвета перьев объясняются соединением разной пигментации, а также сложной структурой пера. При проходящем свете окраска таких перьев бурая, так как в таком случае сказывается лишь действие пигмента; такого же цвета будут казаться синие, голубые и фиолетовые перья, если их подвергнуть механической обработке, которая разрушила бы структуру пера. Последняя представлена лежащей поверх глубоких пигментных клеток роговой оболочкой, под которой располагаются многоугольные призматические клетки, преломляющие смет. Эту окраску, поскольку она обусловливается не только пигментом, но и строением пера, можно назвать структурной объективной окраской.
Другое дело субъективная структурная окраска перьев — та блестящая металлическая окраска, которая отлипает различными цветами в зависимости от положения птицы по отношению к источнику света и наблюдателю. Эта окраска обусловлена дифракцией света, благодаря отражению света от гладкой поверхности, или интерференцией, обусловливаемой тончайшими пластинками, расположенными на верхней стороне пера.
Металлическая окраска довольно распространена среди птиц. Всем известны металлические узоры перьев павлинов, фазанов, петухов, «зеркальца» крыла уток, но особенного развития металлическая окраска достигает у удивительных тропических семейств Старого Света — райских птиц (Paradiseidae), нектарок (Nectariniidae) и у американского семейства колибри (Trochilidae), которые относятся к отряду стрижей (Cypseli).
Вообще окраска птиц до чрезвычайности разнообразна и выражается не только в разнообразии цветов, но и в сложности и разнообразии рисунков.
Обычно особенно яркой окраской отличаются самцы, тогда как самки окрашены в тусклые серые тона, имеют так называемую «покровительственную» окраску. Однако имеются виды, у которых и самцы и самки окрашены одинаково, и тут встречаются виды и с яркой и со скромной покровительственной окраской.
По тому значению, которое имеет окраска у птиц, различают: 1) брачную окраску, 2) покровительственную окраску, 3) мимитирующую окраску, 4) предупреждающую окраску, 5) распознавательную окраску.
Под брачной окраской разумеют ту, по большей части более яркую, окраску, которая, как мы видели, нередко возникает как результат предбрачной линьки. Часто она бывает присущей и самцам, и самкам, как, например, у гагар (Urinatores), поганок (Colymbi), у чаек (Lari) и др., но по большей части она бывает свойственна только самцам и принадлежит, таким образом, ко вторичным половым признакам самцов.
Иногда чрезвычайно яркая окраска самцов сопровождается удивительно сложными рисунками, часто также особым развитием украшающих перьев или других придатков кожи (павлины, фазаны, куры и др.). Объяснявшая раньше такую окраску теория полового отбора встречает, однако, ряд серьезных затруднений.
Яркая окраска самцов и целый ряд других украшающих особенностей объясняются как коррелятивно возникшие и, являясь нередко вредными для особей, допускаются естественным отбором в значительных и резких проявлениях лишь по отношению к самцам.
Может быть, часть вторичных половых признаков возникла как приспособление для более легкого нахождения и распознавания особей противоположного вида среди близких и сходных видов. Тогда их развитие одновременно обусловливается и половым и естественным отбором.
Распознавательная окраска может иметь и другое значение. Для молодых птиц она облегчает нахождение родителей, особенно матери, которая водит птенцов. Такой смысл, быть может, имеет белое подхвостье у водяной курочки (Gallinula chroropus), которая имеет обыкновение держать хвост вертикально, так что следующим за матерью птенцам белый цвет служит путеводным сигналом.
Для птиц, образующих стаи, особые отметины, отличающие птиц данного вида от особей близкого вида, облегчают образование стай, примером чего могут служить яркие «зеркальца» на крыльях у разных видов утиных.
Что же касается покровительственной окраски, мимикрии, предупреждающей окраски или отпугивающей окраски, то они имеют защитное значение, и о них будет речь далее.
Источник