Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Шипилина Дарья Александровна

Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты
<
Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шипилина Дарья Александровна. Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты: диссертация ... кандидата биологических наук: 03.02.04 / Шипилина Дарья Александровна;[Место защиты: Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова].- Москва, 2014.- 151 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 10

1.1. Зоны вторичного контакта и гибридизации у птиц и методы их изучения 10

1.2. Методы изучения зон вторичного контакта и гибридизации 15

1.3. Объект исследования 26

1.4. Зоны вторичного контакта в надвидовом комплексе теньковок 33

Глава 2. Материалы и методика 40

2.1. Места сбора материала 40

2.2. Выборка 42

2.3. Отлов птиц 42

2.4. Анализ морфологических признаков 44

2.5. Анализ акустических данных 45

2.6. Генетический анализ 47

2.7. Описание биотопов 52

Глава 3. Анализ признаков внешней морфологии теньковок из аллопатрических и симпатрических популяций 54

3.1. Изменчивость морфологических признаков теньковок в зонах сим патрии и аллопатрии 54

3.2. Пространственное распространение европейского, сибирского и промежуточного морфотипов . 61

Глава 4. Сравнительный анализ песни восточно-европейской и сибирской теньковок в аллопатрических популяциях и в зоне вторичного контакта 65

4.1. Основные особенности типичной вокализации восточно-европей ской и сибирской теньковок и смешанного пения 65

4.2. Фонетический состав песни теньковок 66

4.3. Частотно-временные характеристики пения теньковок 74

4.4. Идентификация смешанного пения по фонетическим и частотно временным признакам 79

4.5. Особенности вокализации теньковок в разных частях зоны сим патрии. Географическое распространение диалектов. 81

Глава 5. Генетическая структура популяций из зон симпатрии и аллопатрии 86

5.1. Анализ на основе митохондриальной ДНК 86

5.2. Генетическая структура популяций из зон симпатрии и аллопат рии. Анализ на основе ядерной ДНК 88

Глава 6. Сопоставление морфологических, биоакустических и генетических признаков 97

6.1. Сопоставление морфологических и генетических признаков 97

6.2. Акустические признаки в сопоставлении с морфологическими и генетическими данными 101

Глава 7. Обсуждение результатов 104

7.1. Доказательства гибридизации между сибирской и восточно-европейской теньковками 104

7.2. Морфологические аспекты гибридизации 107

7.3. Акустические аспекты гибридизации 109

7.4. Генетические аспекты гибридизации сибирской и восточно-европейской теньковок 111

7.5. Особенности северо -западной и юго-восточной частей зоны сим патрии и гибридизации. 114 7.6. Экологические барьеры в распространении двух форм теньковоки120

7.7. Миграционные пути сибирской и восточно-европейской тенько вок. 128

Глава 8. Выводы 132

Литература

Введение к работе

Актуальность исследования. Интерес к зонам вторичного контакта и гибридизации у животных остаётся в фокусе внимания исследователей на протяжении многих десятилетий. В этих зонах открываются широкие возможности для всестороннего исследования процессов микроэволюции и видообразования в природе (Тимофеев-Ресовский, Штреземанн, 1947, 1959; Майр, 1947; Панов, 1989). В последние годы на основе молекулярно-генетических методов разработаны принципиально новые подходы к изучению этих процессов. Генетическая идентификация особей наряду с анализом морфологических, экологических и поведенческих признаков позволяет обоснованно судить о наличии гибридизации, ее характере, масштабах и последствиях (Ермаков и др., 2002; Рубцов, 2007; Bensch et al., 2002; Irwin et al., 2009).

Певчие птицы служат традиционным объектом для исследований в зонах вторичного контакта. Особенное внимание уделяется при этом вокализации. Известно, что репродуктивная изоляция между симпатрическими видами птиц в большой мере обеспечивается различиями в их рекламных песнях, включающих в себя как врожденную основу, так и компоненты, приобретаемые за счет обучения (Catchpole, Slater, 1995; Podos et al., 2004). Двойственная природа песни создает предпосылки для протекания разнонаправленных процессов. С одной стороны, совершенствование изолирующих механизмов сопряжено с усугублением различий в вокализации. С другой стороны, может происходить сближение характеристик вокализации близких видов (феномен «смешанного пения») за счет взаимного обучения или гибридизации (Thielke, 1986; Грабов-ский, Панов, 1992).

Предметом наших исследований была полиморфная популяция пеночки-теньковки на Южном Урале, в Республике Коми и в Архангельской области, где этот вид представлен двумя хорошо дифференцированными формами: восточно-европейской (Phylloscopus collybita abietinus) и сибирской (Ph. (c.) tristis), а также переходными морфологическими и акустическими вариантами. Таксономический статус восточно-европейской и сибирской теньковок выглядит неопределенно. Традиционно их рассматривали как подвиды (Степанян, 1990). По иной точке зрения, основанной на результатах анализа мтДНК, пеночки-теньковки представляют собой надвид, в составе которого восточно-европейская форма признаётся самостоятельным видом, а сибирская объединяется в один вид с горной теньковкой Ph.sindianus (Helbig et al., 1996; del Hoyo et al., 2006). Свыше ста лет прошло с тех пор, как П.П. Сушкин (1897) впервые указал на совместное обитание и возможную гибридизацию tristis и abietinus на Южном Урале. Позже было установлено, что область их симпатрии простирается на расстояние свыше 1500 км - от Южного Урала через республику Коми до Архангельской области, причём повсеместно здесь встречаются как типичные представители обеих форм, так и экземпляры со смешанным пением и промежуточными морфологическими признаками. Это послужило основой для предпо-

ложения о гибридизации сибирской и восточно-европейской теньковок (Марова, 1991; Марова, Леонович, 1993). Однако, гибридизация так и не была доказана, поскольку смешанное пение в зоне симпатрии можно объяснить процессами взаимного копирования, а многообразие вариантов окраски – её полиморфизмом (Dean, Svensson, 2005; Martens, Meincke, 1989; van den Berg, 2009; de Knijf et al., 2012). Исследований с применением генетических и биоакустических методов в зоне симпатрии tristis и abietinus до сих пор не проводилось.

Цели и задачи диссертационной работы. Цель работы состояла в получении ответа на вопрос о наличии и масштабах гибридизации между сибирской и восточно-европейской теньковками на основе комплексных исследований в трёх областях зоны симпатрии: на крайнем юго-востоке (Южный Урал), в центральной части (республика Коми) и на крайнем северо-западе (Архангельская область). Для этого мы поставили перед собой следующие задачи:

  1. Проанализировать особенности внешней морфологии (окраска, размеры) теньковок и распределение морфотипов в смешанных популяциях на Южном Урале, в Архангельской области и в республике Коми.

  2. Изучить характеристики песен abietinus и tristis в аллопатрических и сим-патрических популяциях.

  3. Проанализировать генетическую структуру аллопатрических и симпатри-ческих популяций на основе генов митохондриальной ДНК.

  4. Проанализировать генетическую структуру аллопатрических и симпатри-ческих популяций на основе ядерных генов при помощи полногеномного секвенирования.

  5. Проанализировать соотношение: морфологические признаки – вокальный диалект – генотип (мтДНК и яДНК).

  6. Проанализировать особенности пространственного распределения морфо-типов, митотипов и диалектов в зонах симпатрии и аллопатрии.

Научная новизна. Впервые с помощью комплексного анализа морфологических, биоакустических и генетических данных доказано наличие гибридизации между сибирской и восточно-европейской теньковками. Подробно изучен феномен смешанного пения и его природа, а также соотношение морфологических и генетических признаков (как митохондриальной, так и ядерной ДНК) в зоне гибридизации. Впервые получена оценка степени генетической интро-грессии, ширины зоны гибридизации и данные о различиях в структуре северо-западной и юго-восточной частей зоны гибридизации. Впервые получена предварительная сборка полного генома пеночки-теньковки.

Теоретическое и практическое значение работы. Результаты работы вносят вклад в изучение процессов дифференциации популяций у птиц в зонах вторичного контакта, в познание морфологических, биоакустических и генетических аспектов гибридизации в природе. Сборка генома пеночки-теньковки является одной из первых для немодельных видов птиц и открывает широкие

возможности для исследования генотипических признаков этого и других видов птиц, предоставляя возможность детального изучения отдельных регионов генома. Результаты диссертации могут быть включены в лекционные курсы по зоогеографии, экологии и биоакустике, читаемые для студентов-биологов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены на следующих конференциях: 7-й (Цюрих, 2009), 8-й (Рига, 2011) и 9-й (Нор-вич, 2013) конференциях Европейского Орнитологического Союза, XVI и XVII Международных конференциях Ломоносов(Москва, 2009, 2010), 25-м Международном орнитологическом конгрессе (Кампос де Джордао, 2010), XIII Международной орнитологической конференции Северной Евразии (Оренбург, 2010), конференции Актуальные проблемы экологии и природопользования(Москва, 2010), V Всероссийской конференции по поведению животных (Москва, 2012), XIX Всероссийской молодёжной конференции Института биологии Коми (Сыктывкар, 2012). Методологические аспекты диссертации представлены на конференциях Американской Генетической Ассоциации (Мексика, 2011) и Эволюция (Оттава, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ: 3 в журналах из списка ВАК и WOS, 2 в других рецензируемых изданиях, 12 в сборниках трудов конференций и тезисов докладов, а также глава в коллективной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 7 глав, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 154 страницах, включая 37 рисунков и 10 таблиц. Список литературы включает 216 наименований, из которых 151 на иностранных языках.

Методы изучения зон вторичного контакта и гибридизации

В широкой переходной зоне гибридизации жизнеспособность гибридов низка, а ширина зоны максимальна, может достигать 800 км. В условиях отбора против гибридов, при постоянном перекрывании ареалов и активной гибридизации один из видов должен быть вытеснен. В результате такого непродолжительного взаимодействия и гибридизации выживший вид часто может нести гены вытесненного. Такие гибридные зоны временны, поэтому вероятность встречи их в природе невелика. Однако, несколько из известных в настоящее время гибридных зон, вероятно, образовались (и прекратили своё существование) по данному сценарию. Влияние антропогенных факторов (посадки деревьев) на территории Великих равнин Северной Америки вызвали активное расселение нескольких видов на территорию сестринских. Так, например, сосновая червеедка (Vermivora cyanoptera), распространившись в переделы ареала золотистокрылой (Vermivora chrysoptera) и вытеснила её за срок от 4 до 50 лет в разных точках перекрывания ареалов (Gill, 2004). Другим широко известным примером является пара видов лазурный овсянковый кардинал (Passerina amoena) и синяя овсянка (Passerina cyanea) (Kroodsma, 1975). В северной Небраске синяя овсянка за 15 лет распространилась на 200 километров на восток и активно вытесняет овсянкового кардинала (Emlen et al., 1975).

Узкие гибридные зоны образуют виды, образовавшиеся относительно давно (более 3 млн. лет назад). В таких зонах жизнеспособность гибридов снижена по причине низкой генетической совместимости. Ширина таких зон наиболее хорошо описывается моделью зоны напряжения, т.е. ширина зоны определяется балансом между расселением и жизнеспособностью гибридов. В качестве примера можно привести гибридную зону между двумя видами североамериканских гаичек: черноголовой (Poecile atricapillus) и каролинской (Poecile carolinensis) (Bronson et al., 2003, 2005). Время расхождения этих видов оценивается как 3-4 млн. лет. В узкой зоне симпатрии (15-30 км) отмечена сниженная выживаемость потомства от смешанных пар и гибридных особей. Постоянные гибридные зоны, как правило, уже временных, их ширина достигает приблизительно 100-200 км. Таксоны, вступающие в гибридизацию, в таких гибридных зонах, относительно молоды и разошлись сравнительно недавно. Однако, как генетические, так и биогеографические данные позволяют рассматривать их как самостоятельные. Эта категория наиболее многочисленна и включает в себя все зоны контакта между алловидами. Примерами могут служить Corvus cornix и C. Corone (Блинов et al., 1993), Dendroica occidentalis и D. Townsendi (Rohwer et al., 2001), Parus major и P. Minor (Федоров et al., 2006; Kvist et al., 2003). Гибридные особи в таких зонах жизнеспособны и фертильны и, как следствие, масштаб генетической интрогрессии относительно велик 2-5%.

Экологические условия также оказывают влияние на стабильность и ширину зоны гибридизации. Родительские виды могут оказываться менее приспособленными к жизни на территории зоны вторичного контакта из-за экологических условий (типа растительности, условий влажности, высоты над уровнем моря). В этом случае ширина зоны гибридизации будет невелика, даже при условии фертильности гибридов (Price, 2008). Также вероятно, что гибридные особи, обладающие генами обоих родителей, окажутся более приспособленными к жизни на данной территории. Помимо эмпирических знаний, существуют теоретические расчёты ширины зоны гибридизации с учётом влияния экологических факторов (Barton, Hewitt, 1985; Kruuk et al., 1999). Согласно экологической модели для ширины зоны симпатрии, при наличии в зоне гибридизации резкого перехода между экологическими зонами, вероятность сужения зоны контакта возрастает (Case, Taper, 2000). Например, зоны гибридизации между близкими видами с высокой жизнеспособностью могут оказаться узкими для горных видов в условиях неоднородности рельефа, поскольку территории с условиями, пригодными для существования обоих видов, где и происходит гибридизация, невелики. Такая ситуация описана, например, для двух подвидов пятнистой неясыти: северного (Strix occidentalis caurina) и калифорнийского (Strix occidentalis occidentalis) (Barrowclough et al., 2005). Если же экологические усло 14 вия изменяются постепенно, то ширина зоны увеличивается, а гибриды имеют преимущество в переходных типах биотопа (Moore, 1977).

Гибридные зоны могут возникать между близкими формами, разошедшимися вследствие адаптивной радиации. Классическим примером могут служить галапагосские вьюрки (Abzhanov et al., 2006). Однако, в классе птиц, большинство известных гибридных зон возникает в областях вторичного контакта. Такие зоны относятся к контакту близкородственных видов (алловидов), занимающих географически разобщённые ареалы, пересекающиеся лишь на небольшом участке. Близкородственные виды характеризуются сходством анатомического строения, основные различия касаются пения и окраски оперения. Гибриды между такими видами на практике зачастую идентифицируются именно по этим признаками. На первом этапе формирования гибридных зон между алло-видами, популяции подвергаются географической изоляции. Барьерами могут служить самые различные факторы (водные преграды, переход между климатическими зонами, высотность). Изолированные популяции начинают приспосабливаться к новым условиям окружающей среды и приобретают новые признаки. В определённый момент времени новообразованные виды или формы иного таксономического ранга начинают расселяться навстречу друг другу и встречаются в зоне вторичного контакта.

Анализ акустических данных

Пение самцов теньковок записывали на цифровые магнитофоны Marantz PMD 660, PMD 222 и минидисковый рекордер Sony MZ-NF810CK с выносными конденсаторными микрофонами AKG C 1000 S, Sennheiser и Philips SBS ME 570 с выносной параболой Sony PBR-330. Всего получено не менее 3 минут записи для каждого самца. В анализ включены записи пения 236 особей теньковки (табл. 2).

Мы использовали несколько типов акустического анализа. Фонетический анализ произведён для 110 особей из разных популяций. Из них 20 - восточноевропейских теньковок (Костромская область, Московская область), 20 - сибирских из двух популяций (стационар Мирное на Среднем Енисее, популяция заповедника Столбы) и 50 особей из пяти точек на Южном Урале, в южной части зоны симпатрии (4 точки в Южно-Уральском заповеднике, Ильменский заповедник), 20 особей из северной и центральной частей зоны симпатрии (Пи-нежский заповедник, сборы из разных районов республики Коми). Индивидуальные каталоги объединены в совокупные каталоги для каждой из 10 точек сбора материала. Для оценки вклада родительских диалектов в песню птиц из зоны симпатрии мы применили формулу для подсчета соотношения восходящих и нисходящих элементов в песне - вокальный индекс. Она представляет собой отношение числа восходящих элементов к общему числу элементов в песне. Вокальный индекс подсчитан для 10 особей.

С помощью программы Syrinx 2.2К произведён анализ 10-ти популяций по частотно-временным параметрам песни. Из каждой популяции мы отобрали по 10 птиц и для каждой из них анализировали по три 3-секундные отрезка песен. Особей Место сбора материала Год

Объём материала, использованного для акустического анализа (в скобках количество особей для которых измерены частотно-временное характеристики).

Мы измеряли максимальную и минимальную частоты, используемые каждой особью, подсчитывали разницу частот. Также мы отмечали число нот на отрезке и пересчитывали скорость их эмиссии из расчёта нота в секунду.

Для статистического анализа акустических данных мы пользовались следующими функциями в программе STATISTICA: тест Крускал-Уоллис АНОВА с последующим post-hoc анализом для проверки достоверности отличий в объёме вокального репертуара меру сходства репертуаров (по 11 популяциям) оценивали с помощью кластерного анализа (K-means, Unweighted pair-group average, Euclidean distances). В качестве меры сходства между ними принят индекс Жакка-ра в модификации, учитывающей разницу в объемах репертуаров: CI = 2h/(a + 6), где h - число общих элементов в репертуарах двух популяций, а и Ъ - число уникальных элементов в репертуаре каждой из популяций (Miyasato, Baker, 1999; Tracy, Baker, 1999).

Образцы крови отбирали по стандартной методике (Arctander, 1988): одноразовыми инсулиновыми шприцами диаметром 1 мм из плечевой вены (vena brachialis) на бумажный фильтр. Работа с образцами ДНК включала: выделение ДНК, проведение полимеразной цепной реакции, рестрикционный анализ, подготовка образцов для секвенирования нового поколения. ДНК выделяли фенол-хлороформным методом (Arctander, 1988) из бумажных фильтров и нескольких образцов тканей. Лизис проводили с помощью про-теиназы К (Fermentas) в буферном растворе STE (150 мМ NaCl, 15 мМ ЭДТА, 60мМ tris HCl, pH=8,3), в присутствии додецил-сульфат натрия (SDS). Расщепление белков проводили в течение 1 часа при температуре 50 C, после 1-2 часа при температуре 37 С. Для депротеинизации дважды очищали смесь с помощью фенол-хлороформа и с помощью чистого хлороформа, раствор ДНК высаживали в изопропиловом спирте в присутствии 3М ацетата натрия (1/9 от объема ДНК) при -20С в течение от 20 минут до 9 часов. Полученную ДНК очищали в этаноле и растворяли в буферном растворе ТЕ (10 мМ HCl, 1 мМ ЭДТА, pH=8,0). В зависимости от концентрации, использовали 70-200 мкл. Выделенные пробы ДНК хранили при t-20 С. Качество ДНК определяли с помощью электрофореза в 1% агарозном геле. Окрашивание производили с помощью бромистого этидия из расчета 2,5 мкл на 50 мл раствора агарозы.

Пространственное распространение европейского, сибирского и промежуточного морфотипов

Индивидуальные репертуары теньковок включают от 3 до 11 (в среднем 4.9 ± 1.9) типов нот. Мы использовали тест Крускал-Уоллис ANOVA с последующим post-hoc анализом для проверки достоверности отличий в объёме вокального репертуара. Вокальный репертуар сибирской теньковки достоверно богаче такового для европейской теньковки. Ввиду небольшого объёма выборки попарные сравнения не всегда достигают уровня статистической достоверности. Для того, чтобы решить эту проблему, мы скомбинировали выборку в три больших группы: европейский диалект - Московская и Костромская области (n = 20; в среднем 3.5 ± 0.8 типов нот), сибирский диалект - Средний Енисей, Столбы (n = 20; 6.4± 1.7), смешанное пение - центр Южно-Уральского заповедника долины рек Реветь и Инзер (n = 20; 5.6 ± 1.6). Мы выявили достоверные отличия в размерах репертуаров между европейской и смешанной, а также европейской и сибирской группами (P 0.001). Сравнение объёмов репертуаров смешанной и сибирской групп не показало достоверных отличий (P = 0.07).

Мы оценили сходство репертуаров теньковок из разных популяций, на основе каталогов нот десяти особей из каждой популяции. В качестве меры сходства принят индекс Жаккара в модификации: CI = 2h/(a + 6), где h - число общих элементов в репертуарах двух популяций, а и Ъ - число уникальных элементов в репертуаре каждой из популяций (Miyasato, Baker, 1999). Мы проанализировали вокальные репертуары теньковок из 11 географических точек (популяций) (Рис. 15) и провели кластерный анализ (см. методы). Наиболее отчётливо выборка разделяется на две группы: диалект восточно-европейской теньковки (обе популяции) и все остальные популяции. Внутри последней под Рис. 15. Кластерный анализ сходства вокальных репертуаров теньковок в симпатрических и аллопатрических популяциях. разделяются две группы. Первая группа включает в себя представителей сибирского диалекта (Средний Енисей, заповедник Стобы) и восточной части Южного Урала (точки Татлы, Инзер из Южно-Уральского и Ильменский заповедник). Вторая группа объединяет исключительно особей из зоны симпатрии, её северо-западной (Пинежский заповедник), центральной (республика Коми) и юго-восточной частей (точки Зуяково и Реветь). В вокализации последней группы присутствует множество европейских элементов.

Как уже было отмечено выше, главное различие между песнями tristis и abietinus состоит в том, что ноты, начальная часть которых содержит отчетливо выраженную восходящую частотную модуляцию, составляют обязательный элемент в песне tristis, но совершенно отсутствуют у abietinus. Предложенный нами вокальный индекс (ВИ) служит наиболее простой оценкой вклада сибирского и европейского диалектов в песню, исполняемую особью. Мы подсчитывали вокальный индекс, как отношение элементов (нот) с начальной восходящей модуляцией к общему числу нот в песне. Для анализа мы используем среднее значение вокального индекса по 10 песням особи. Мы построили график распределения вокального индекса в аллопатрических (обе популяции показаны на одной гистограмме) и симпатрических популяциях (Рис. 16). Поскольку у европейской теньковки элементы с восходящей частотной модуляцией отсутствуют, то для европейских теньковок ВИ всегда равен нулю. Для сибирского диалекта он принимает значения от 46 до 60%. В зоне симпатрии (n=122) значения вокального индекса варьируют в широком диапазоне, что свидетельствует о значительной изменчивости популяций, обитающих в зоне вторичного контакта. Значительное количество особей (48%) обладает типичными для зон аллопатрии вокальными индексами, из них 18% особей имеют нулевые индексы - европейский диалект и 30% попадают в диапазон значений, характерный для сибирского диалекта. Обращает на себя внимание, что в обеих смешанных популяциях особи с самыми малыми ненулевыми вокальными индексами в целом встречаются довольно редко. Например, лишь 4% особей самцов имели вокальный индекс ниже 20%.

Данные о распределении значений вокального индекса в отдельных популяциях приведены на Рис. 17. На юго-востоке зоны симпатрии большинство самцов с европейскими значениями ВИ (Рис. 17) отмечены в самой западной части Южно-Уральского заповедника (Зуячка). Они также встречены в центре заповедника (Реветь), хотя их число единично. Максимальные значения ВИ (55 – 60%) зарегистрированы в самой восточной из смешанных популяций Южного Урала (Ильменский заповедник). Три оставшиеся популяции из центра и востока Южно-Уральского заповедника (Инзер, Реветь и Татлы) имеют практические равные средние значения вокального индекса 42%. Отметим, что это число ниже минимального значения ВИ в сибирском диалекте (46%).

Идентификация смешанного пения по фонетическим и частотно временным признакам

При анализе ядерных маркёров и сопоставлении данных полногеномного секвенирования и морфологического анализа мы выявили следующие закономерности. На Рис. 32 представлен график частоты встречаемости двух типов генетических маркёров (присущие восточно-европейской и сибирской тень-ковкам). Для птиц с морфологическими признаками сибирской теньковки мы видим отсутствие перекрывания между графиками. Гены сибирской теньков-ки преобладают среди представителей соответственного морфотипа, в среднем 77% генома таких птиц идентично генотипу tristis. Вклад европейских генов всегда достаточно мал, не более 38.1% (в среднем 13.2%). Большинство птиц определённых нами, как европейские теньковки по морфологическим данным (n=10), несут гены обеих форм, причём их соотношения зачастую практически равны. В среднем особи с европейским морфотипом кроме генов соответственной формы (38%) имеют также 43.2% сибирских генетических маркёров. Важно отметить, что даже при таком существенном вкладе сибирских генов птицы со 101

При сопоставлении морфологических и акустических данных в зоне сим-патрии, проведенных нами для 63 самцов пеночки-теньковки, полного соответствия между характеристиками выявлено не было (табл. 9). Оказалось, что чуть более половины птиц (28.6%) исполняют песню, присущую с промежуточными морфологическими признаками преимущественно исполняют сибирскую песню.

По нашим данным в зоне гибридизации сибирской и восточно-европейской теньковок соответствие между акустическими и генетическими признаками в целом выглядит достаточно четким. Так, из 43 самцов с сибирскими митотипа-ми и известными диалектами из всех точек зоны симпатрии, в сумме только 3 исполняли чисто европейскую песню, значительное число было носителями промежуточного диалекта (25 самцов), а остальные 15 – носителями сибирского

. Генетические признаки особей, исполняющих смешанную песню. диалекта. Из 10 самцов с европейским митотипом лишь 3 (33%) по значениям дискриминантной функции были классифицированы, как носители смешанного типа пения. Таким образом, из 53 самцов с известными митотипами и диалектами в общей сложности лишь 3 (5,6%) исполняли неконспецифическую песню.

Еще более жесткой выглядит связь с диалектом у особей с одноименными митотипами и морфотипами в зоне симпатрии. Из 7 самцов с европейским мор-фотипом и европейским же митотипом не было ни одного с сибирским диалектом, и 2 самца отнесены к промежуточному диалекту. Точно также из 18 самцов с сибирским морфотипом и сибирским же митотипом 9 исполняли типичную сибирскую песню и 9 – песню промежуточного типа и не было ни одного самца, использующего типичную европейскую песню. Итого, ни один из 25 самцов, для которых установлено совпадение морфотипа и митотипа (сибирский-сибирский или европейский-европейский), не исполнял песни чуждого диалекта. Это свидетельствует, на наш взгляд, о том, что приверженность теньковок к определенному диалекту в основном закреплена генетически.

Из изученных нами с помощью полногеномного секвенирования особей (n=15) две исполняли песню европейского диалекта. Обе эти особи имели незначительный процент генетических маркёров сибирского подвида и гетерозигот ных сайтов (в сумме 4 и 9%) и были определены нами как генетически чистые abietinus. Особь с сибирским диалектом для которой был получены полный геном, имела существенный вклад генов европейской формы и гетерозиготных сайтов (в сумме 16%) и вероятно может быть классифицирована, как отдаленный гибрид (третьего или более поколения).

Особи, обладающие смешанным пением, были проанализированы с точки зрения вклада родительских генотипов в генотип особи (Рис. 33) (n=13). Большинство таких особей обладают обладают самыми разнообразными комбинациями генетических признаков. Четыре особи (33%) оказались чистыми сибирскими (n=3) или европейскими (n=1) теньковками, остальные представляли собой гибридов различных поколений.

Похожие диссертации на Взаимоотношения восточно-европейской и сибирской теньковок (Phylloscopus collybita abietinus, Ph. (c.) tristis) в зоне симпатрии: морфологические, биоакустические и генетические аспекты