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.

Полный текст

Доступ закрыт

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
2. Рис. 1. Остаточные значения стандартного обмена (SMR, среднее ± стандартная ошибка) у 12 видов мышевидных грызунов. Здесь и на рис. 2–4 значения, достоверно различающиеся между собой (Тьюки HSD-тест; P < 0.05), отмечены разными буквами.

Скачать (174KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Остаточные значения максимального обмена (Msum, среднее ± стандартная ошибка) у 12 видов мышевидных грызунов.

Скачать (198KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Величины факториального метаболического индекса (FAS, десятичный логарифм) у 12 видов мышевидных грызунов.

Скачать (216KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Падение температуры тела (ΔТb) после 15-минутного холодового теста у 12 видов мышевидных грызунов.

Скачать (206KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость между стандартным (SMR) и максимальным (Msum) обменом.

Скачать (205KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость между падением температуры тела и потреблением кислорода на 15-й минуте теста (VO2last) у 12 видов мышевидных грызунов. Приведена аппроксимирующая линия регрессии.

Скачать (130KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».