Изменчивость биоэнергетических показателей у мышевидных грызунов различной экологической специализации

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Способность адаптироваться к экстремальным условиям среды во многом зависит от мобилизационных возможностей организма, оцениваемых по максимальной величине энергообмена, которую животное способно достигать в стрессовой ситуации. Однако экологические закономерности изменчивости максимального обмена изучены еще очень слабо. В работе рассмотрены 12 видов мышевидных грызунов, населяющих различные биотопы Центральной Азии и относящихся к различным экологическим группам: полевая и малая лесная мыши, джунгарский и барабинский хомячки, плоскочерепная, тувинская, красная, красно-серая, узкочерепная полевки, степная пеструшка, обыкновенная и восточная слепушонки. У этих видов по стандартной методике были измерены величины стандартного, максимального холодового обмена, обмена на 15-й минуте острой холодовой экспозиции, факториального индекса аэробной производительности и способности к поддержанию температурного гомеостаза, оцененной по разности температуры тела до и после холодового теста. Показано значимое влияние условий обитания на величины метаболических и терморегуляторных показателей, тесно взаимосвязанных между собой. Наибольшей устойчивостью к холоду отличаются виды открытых пространств, активные в зимнее время и питающиеся калорийными кормами. Наименее устойчивой к действию холодового стресса оказалась обыкновенная слепушонка, обитающая в относительно термостабильной подземной среде. Вместе с тем выявлена значительная изменчивость биоэнергетических характеристик внутри каждой из эколого-филогенетических групп.

Об авторах

Е. А. Новиков

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

И. А. Васильев

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

П. А. Задубровский

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

И. В. Задубровская

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

Л. Л. Мацкало

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

Е. В. Новикова

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

Д. В. Петровский

Институт систематики и экологии животных СО РАН

Email: eug-nov5@yandex.ru
Россия, ул. Фрунзе, 11, Новосибирск, 630091

Список литературы

  1. Воронцов Н.Н., 1982. Фауна СССР. Млекопитающие. Низшие хомякообразные мировой фауны. Т. III. Вып. 6. Л.: Наука. 505 с.
  2. Громов В.С., 2008. Пространственно-этологическая структура популяций грызунов. М.: Т-во науч. изд. КМК. 581 с.
  3. Громов И.М., Поляков И.Я., 1977. Фауна СССР. Млекопитающие. Полевки. Т. III. Вып. 8. Л.: Наука. 504 с.
  4. Литвинов Ю.Н., Абрамов С.А., Лопатина Н.В., Чертилина О.В., 2014. Скальные полевки в сообществах грызунов горных ландшафтов Сибири, Казахстана и Монголии // Вестн. ТвГУ. Сер. Биология и экология. № 4. С. 123–132.
  5. Мазина Н.К., 2005. О структуре энергообеспечения тканевой адаптации мелких млекопитающих разной экологической специализации // Экология. № 6. С. 466–473.
  6. Мазина Н.К., 2006. Влияние пессимума ареала на функциональную активность митохондрий печени двух видов мелких млекопитающих разной экологической специализации // Журн. эвол. биохимии и физиологии. Т. 42. № 4. С. 313–320.
  7. Новиков Е.А., 2007. Экономия ресурсов как основа адаптаций обыкновенной слепушонки (Ellobius talpinus: Rodentia) к подземному образу жизни // Журн. общ. биологии. Т. 68. № 4. С. 268–277.
  8. Новиков Е.А., Демченко Е.Е., Задубровская И.В., Задубровский П.А., Мацкало Л.Л. и др., 2022. От чего зависит продолжительность жизни вида? // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 6. С. 403–418.
  9. Новиков Е.А., Кондратюк Е.Ю., Петровский Д.В., 2015. Влияние типа онтогенеза на биоэнергетические показатели красной полевки (Myodes rutilus Pall.) из горно-таежной популяции юга Западной Сибири // Экология. № 5. C. 387–391.
  10. Павлинов И.Я., Лисовский А.А., 2012. Млекопитающие России. Систематико-географический справочник. М.: Т-во науч. изд. КМК. 604 с.
  11. Поликарпов И.А., Кондратюк Е.Ю., Петровский Д.В., Новиков Е.А., 2016. Межпопуляционная изменчивость эндокринно-метаболической реакции на холодовой стресс у красной полевки (Myodes rutilus) // Журн. общ. биологии. Т. 77. № 4. С. 284–292.
  12. Феоктистова Н.Ю., 2008. Хомячки рода Phodopus. Систематика, филогеография, экология, физиология, поведение, химическая коммуникация. М.: Т-во науч. изд. КМК. 414 с.
  13. Юдин Б.С., Галкина Л.И., Потапкина А.Ф., 1979. Млекопитающие Алтае-Саянской горной страны. Новосибирск: Наука. 296 с.
  14. Auer S.K., Killen S.S., Rezende E.L., 2017. Resting vs. active: A meta‐analysis of the intra‐and inter‐specific associations between minimum, sustained, and maximum metabolic rates in vertebrates // Funct. Ecol. V. 31. № 9. P. 1728–1738.
  15. Bennett A.F., Ruben J.A., 1979. Endothermy and activity in vertebrates // Science. V. 206. № 4419. P. 649–654.
  16. Bozinovic F., Rosenmann M., 1989. Maximum metabolic rate of rodents: physiological and ecological consequences on distributional limits // Funct. Ecol. V. 3. № 2. P. 173–181.
  17. Careau V., 2013. Basal metabolic rate, maximum thermogenic capacity and aerobic scope in rodents: Interaction between environmental temperature and torpor use // Biol. Lett. V. 9. № 2. https://doi.org/10.1098/rsbl.2012.1104
  18. Garland T., Jr., Harvey P.H., Ives A.R., 1992. Procedures for the analysis of comparative data using phylogenetically independent contrasts // Syst. Biol. V. 41. № 1. P. 18–32.
  19. Genoud M., Isler K., Martin R.D., 2018. Comparative analyses of basal rate of metabolism in mammals: data selection does matter // Biol. Rev. V. 93. № 1. P. 404–438.
  20. Hayes J.P., 1989. Field and maximal metabolic rates of deer mice (Peromyscus maniculatus) at low and high altitudes // Physiol. Zool. V. 62. № 3. P. 732–744.
  21. Hayes J.P., Garland T., Jr., 1995. The evolution of endothermy: Testing the aerobic capacity model // Evolution. V. 49. № 5. P. 836–847.
  22. Hayes J.P., O’Connor C.S., 1999. Natural selection on thermogenic capacity of high‐altitude deer mice // Evolution. V. 53. № 4. P. 1280–1287.
  23. Hoppeler H., Weibel E.R., 1998. Limits for oxygen and substrate transport in mammals // J. Exp. Biol. V. 201. № 8. P. 1051–1064.
  24. Koteja P., 2004. The evolution of concepts on the evolution of endothermy in birds and mammals // Physiol. Biochem. Zool. V. 77. № 6. P. 1043–1050.
  25. Koteja P., Weiner J., 1993. Mice, voles and hamsters: Metabolic rates and adaptive strategies in muroid rodents // Oikos. V. 66. P. 505–514.
  26. Kryštufek B., Shenbrot G., 2022. Voles and Lemmings (Arvicolinae) of the Palaearctic Region. Maribor: University of Maribor, Univ. Press. 450 p.
  27. Lovegrove B.G., 2003. The influence of climate on the basal metabolic rate of small mammals: A slow-fast metabolic continuum // J. Comp. Physiol. B. V. 173. P. 87–112.
  28. Luna F., Naya H., Naya D.E., 2017. Understanding evolutionary variation in basal metabolic rate: An analysis in subterranean rodents // Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. V. 206. P. 87–94.
  29. McNab B.K., 1980. On estimating thermal conductance in endotherms // Physiol. Zool. V. 53. № 2. P. 145–156.
  30. McNab B.K., 1992. The comparative energetics of rigid endothermy: The Arvicolidae // J. Zool. V. 227. № 4. P. 585–606.
  31. McNab B.K., 2008. An analysis of the factors that influence the level and scaling of mammalian BMR // Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. V. 151. № 1. P. 5–28.
  32. Moshkin M.Р., Novikov E.A., Kolosova I.E., Novikova M., Surov A.V., et al., 2002. Adrenocortical and bioenergetic responses to cold in five species of murine rodent // J. Mammal. V. 83. № 2. P. 458–466.
  33. Moshkin M.P., Novikov E.A., Petrovski D.V., 2001. Seasonal changes of thermoregulation in the mole vole Ellobius talpinus // Physiol. Biochem. Zool. V. 74. № 6. P. 869–875.
  34. Moshkin M., Novikov E., Petrovski D., 2007. Skimping as an adaptive strategy in social fossorial rodents: The mole vole (Ellobius talpinus) as an example // Subterranean Rodents. News from Underground. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag. P. 49–60.
  35. Naya D.E., Spangenberg L., Naya H., Bozinovic F., 2013. How does evolutionary variation in basal metabolic rates arise? A statistical assessment and a mechanistic model // Evolution. V. 67. № 5. P. 1463–1476.
  36. Novikov E., Kondratuk E., Petrovski D., Krivopalov A., Moshkin M., 2015. Effects of parasites and antigenic challenge on metabolic rates and thermoregulation in northern red-backed voles (Myodes rutilus) // Parasitol. Res. V. 114. № 12. P. 4479–4486.
  37. Novikov E.A., Lopatina N.V., Titova T.V., Zadubrovskiy P.A., Litvinov Yu.N., 2022. Physical condition, activity, and longevity of two rock vole species: Alticola tuvinicus and A. strelzovi // Proc. Zool. Soc. V. 75. № 1. P. 103–110.
  38. Packard G.C., Boardman T.J., 1999. The use of percentages and size-specific indices to normalize physiological data for variation in body size: wasted time, wasted effort? // Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. V. 122. № 1. P. 37–44.
  39. Painter P.R., 2005. Allometric scaling of the maximum metabolic rate of mammals: oxygen transport from the lungs to the heart is a limiting step // Theor. Biol. Med. Model. V. 2. https://doi.org/10.1186/1742-4682-2-31
  40. Powell F.L., Garcia N., 2000. Physiological effects of intermittent hypoxia // High Alt. Med. Biol. V. 1. № 2. P. 125–136.
  41. Rezende E.L., Bozinovic F., Garland T., Jr., 2004. Climatic adaptation and the evolution of basal and maximum rates of metabolism in rodents // Evolution. V. 58. № 6. P. 1361–1374.
  42. Rosenmann M., Morrison P.R., 1974. Maximum oxygen consumption and heat loss facilitation in small homeotherms by HeO2 // Am. J. Physiol. V. 226. P. 490–495.
  43. Wade G.N., Schneider J.E., 1992. Metabolic fuels and reproduction in female mammals // Neurosci. Biobehav. Rev. V. 16. № 2. P. 235–272.
  44. Weiner J., Górecki A., 1981. Standard metabolic rate and thermoregulation of five species of Mongolian small mammals // J. Comp. Physiol. V. 145. № 1. P. 127–132.
  45. Zhao Z.J., Cao J., Meng X.L., Li Y.B., 2010. Seasonal variations in metabolism and thermoregulation in the striped hamster (Cricetulus barabensis) // J. Therm. Biol. V. 35. № 1. P. 52–57.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024