Синица в сугробе: «Канарейка в угольной шахте» для изменения климата в горах Сьерра-Невада

Мокрый снег падает мне в лицо и притягивает лыжи, когда я поднимаюсь на высоту более 8000 футов в Сьерра-Неваде в восточной Калифорнии, таща за собой сани, нагруженные аккумуляторами, болтами, проволокой и 40 фунтами семян подсолнечника, которые имеют решающее значение для наших исследований горных синиц.

Когда мы добираемся до удаленного исследовательского объекта, я ныряю под брезент и открываю ноутбук. Хор идентификационных номеров выкрикивается взад и вперед, пока мы с коллегой-бихевиористом Владимиром Правосудовым программируем «умные» кормушки для птиц для предстоящего эксперимента.

Последние шесть лет я провел наблюдение за популяцией горных синиц здесь, отслеживая их жизненные циклы и, что немаловажно, их память, работая в системе Правосудова, созданной в 2013 году. Длинные и последовательные записи с этого исследовательского сайта позволили нам наблюдать, как синицы выживают в сильные зимние снегопады и определяют экологические закономерности и изменения.

В недавней истории здесь, в Сьерра-Неваде и на большей части запада США, за суровыми зимами часто следовали засушливые годы. Это колебание было идентифицировано как один из неожиданных симптомов изменения климата, и его воздействие на синиц обеспечивает раннее предупреждение о предстоящих нарушениях динамики в этих хвойных лесных экосистемах.

Наше исследование показывает, что горная синица, столкнувшаяся с глубоким снегом, подобна канарейке в угольной шахте: ее выживаемость говорит нам о предстоящих трудностях.

Необычайная память синицы

Пока Правосудов называет следующий идентификационный номер, а мои ноги постепенно холодеют и мокреют, с ближайшего дерева доносится очаровательное и веселое «ДИ-ДИ-ДИ». Как получается, что птица, весящая чуть больше нескольких листов бумаги, чувствует себя в этой буре более комфортно, чем я?

Ответ сводится к невероятным пространственным когнитивным способностям синиц.

Познание – это процессы, с помощью которых животные приобретают, обрабатывают, хранят и действуют на основе информации из окружающей среды. Он имеет решающее значение для многих видов, но часто неуловим и его трудно измерить у животных.

Синицы — специалисты по хранению продуктов питания, которые каждую осень прячут десятки тысяч отдельных продуктов питания по всему лесу под краями древесной коры или даже между сосновыми иголками. Затем они используют свою специализированную пространственную память, чтобы извлечь эти запасы еды в ближайшие месяцы.

Условия в высоких горах Сьерры могут быть суровыми, и если синицы не могут вспомнить, где находится их еда, они умирают.

Мы измеряем пространственную память синиц, используя классическую задачу ассоциативного обучения, но в очень нетипичном месте. Для этого мы развешиваем круговую решетку из восьми кормушек, оснащенных радиочастотной идентификацией и наполненных семенами, в нескольких местах нашего поля. Птицам помечаются «ключи» — метки-транспондеры на ножных повязках, которые содержат индивидуальные идентификационные номера и позволяют им открывать дверцы закрепленных за ними кормушек и получать пищевое вознаграждение.

Установка позволяет нам измерить производительность пространственной памяти отдельных синиц, поскольку им приходится запоминать, какую кормушку позволяет открыть их ключ. Наши результаты, полученные за восемь лет, показывают, что синицы с лучшей пространственной памятью с большей вероятностью выживут в высоких горах, чем те, у кого память хуже.

Однако синицы могут столкнуться с растущими проблемами, которые определят их будущее в высоких горах. В 2017 году, когда выпало рекордное количество снега, взрослые синицы продемонстрировали самую низкую вероятность выживания, когда-либо измеренную на нашем участке. Эта исключительно суровая зима сопровождалась периодическими штормами, сопровождавшимися холодной погодой и сильными ветрами, из-за чего даже самым находчивым в памяти синицам было трудно добывать пищу и выживать.

Тем не менее, победоносные популяции сохранились в высокогорных горных районах, но их будущее становится неопределенным.

В чем проблема?

«Это погодная травма», — говорит Адриан Харпольд, горный экогидролог. Гарпольд работает над пониманием различий в климатических условиях в лесной среде, и один из его полевых участков находится рядом с нашим участком исследования синиц.

Сьерра-Невада и другие горные хребты на западе Северной Америки переживают более экстремальные снежные годы и годы засухи, что усугубляется изменением климата. Сильный снегопад, связанный с глобальным потеплением, может показаться нелогичным, но это элементарная физика. Более теплый воздух может содержать больше влаги — примерно на 7% больше на каждый градус Цельсия (каждые 1,8 градуса по Фаренгейту), при котором температура повышается. Это может привести к обильному снегопаду во время шторма.

В рекордную зиму 2023 года более 17 футов (5 метров) снега покрыло территорию, которую наши синицы использовали каждый день. Фактически, эти сильные штормы и низкие температуры не только помешали птицам пережить зиму, но и сделали практически невозможным их размножение следующим летом: 46% гнезд синиц на нашем возвышенном участке не дали потомства. Вероятно, это произошло из-за глубокого снега, который не позволял им найти появившихся насекомых для кормления птенцов или даже вообще добраться до мест гнездования до июля.

Каскадный вред от слишком большого количества снега

Даже в годы сильных снегопадов синицы все еще могут использовать свою отточенную пространственную память для поиска пищи. Однако сильные штормы могут сократить их шансы на выживание. А если они переживут зиму, места их гнездования – дупла деревьев – весной могут оказаться погребенными под ногами снега.

Неважно, насколько вы умны, если вы не можете добраться до своего гнезда.

Экстремальные снежные колебания также влияют на насекомых, которые имеют решающее значение для выкармливания птенцов синиц. Ограниченные ресурсы приводят к тому, что потомство синиц становится меньше и у них меньше шансов выжить высоко в горах.

Снежный покров в большинстве случаев хорош для перезимовки насекомых, поскольку он обеспечивает изолирующее покрытие, спасающее их от гибели в морозные месяцы. Однако, если снег лежит слишком долго летом, у насекомых может исчерпаться энергия, и они умрут, прежде чем смогут появиться, или появятся после того, как синицы действительно в них нуждаются. Засушливые годы также могут привести к сокращению популяции насекомых.

Крайности на обоих концах спектра затрудняют процветание синиц, и мы все чаще и чаще наблюдаем колебания между этими крайностями.

Эти совокупные эффекты означают, что в некоторые годы синицы вообще не могут успешно гнездиться. Это приводит к сокращению популяции синиц в годы с более сильными хлыстовыми травмами – засухой, за которой повторяются высокие снегопады – особенно на больших высотах. Это особенно тревожно, поскольку, согласно прогнозам, многие виды горных птиц будут подниматься наверх, чтобы избежать потепления, которое может оказаться опасным.

Уроки на будущее

На праздничных открытках синицы могут изображаться излучающими спокойную красоту, но на самом деле эти громкие круглые хулиганы стойко переносят суровые зимние условия северных широт.

Наше долгосрочное исследование этих синиц дает уникальное представление о взаимоотношениях между зимним снегом, популяциями синиц и биологическим сообществом вокруг них, таким как хвойные леса и популяции насекомых.

Эти взаимосвязи показывают, что изменение климата – это более сложная история, чем просто повышение температуры, и что его хлесткий и каскадный эффект может дестабилизировать экосистемы.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.