Соотношение полов в разных возрастных группах животных является важным популяционно-демографическим параметром. У животных с выраженным половым диморфизмом определение пола не вызывает затруднений при достижении особями возраста, в котором проявляются половые различия. Однако до этого периода, а также у организмов без явных признаков половой принадлежности, задача определения пола требует особых подходов. Последнее актуально и для птенцов (и зародышей) птиц, пол которых можно определить только используя специальные методы (Sokolov, Vysotsky 2000; Соколов, Высоцкий 2001).
Задача определения пола у особей на ранних этапах развития может возникнуть в ходе популяционно-демографических исследований, особенно при необходимости выявить, на какой стадии жизни происходит смещение в соотношении полов в популяциях с численным преобладанием особей одного пола и не является ли неравное соотношение полов первичным. В частности, такая задача возникла в ходе наших исследований половой и возрастной структуры популяции веснички Phylloscopus trochilus в юго-восточном Приладожье, где среди взрослого населения птиц этого вида наблюдалось постоянное численное доминирование самцов (Лапшин 2012; Лапшин и др. 2012, 2015).
Для решения этой задачи были применены методы молекулярногенетического анализа и поставлена дополнительная цель определения пола весничек на ранних стадиях развития в разных частях гнездового ареала этого вида в ходе специальных исследований. Представлению результатов этих исследований посвящена настоящая работа.
Методы и материалы
В 2006-2008 и 2015-2017 годах было определено соотношение полов в выводках веснички в разных регионах европейской части России (Мурманская и Псковская области, Карелия и Мордовия), охватывающих разные части гнездового ареала этого вида. В ходе исследований проводили поиск гнёзд и отслеживали развитие потомства с целью сбора образцов биоматериала в определённые сроки. Для определения пола на ранних стадиях онтогенеза у птенцов брали по 1-2 растущих кроющих перьев крыла, заменяющихся во время постювенальной линьки. Перья изымали при помощи пинцета с последующей обработкой конечности дезинфицирующим гемостатическим средством. В тех случаях, когда кладка почему-либо погибала или после вылета птенцов в гнезде оставались яйца, их забирали. В полевых условиях извлекали фрагмент зародыша или часть желтка с зародышевым диском. Образцы помещали в пробирки с SDS-буфером или 75 % этиловым спиртом и хранили в прохладных условиях до момента доставки в лабораторию. Дальнейшее хранение проб осуществляли при температуре минус 20°С до выделения ДНК с использованием специальных наборов.
Пол птенцов определяли посредством амплификации гена хромогеликазы ДНК (CHD) методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) (табл. 1) с последующим разделением ПЦР-продуктов (Маниатис 1984), их окрашиванием, визуализацией в проходящем ультрафиолетовом свете и анализом фотографий электрофореграмм (рис. 1) с помощью программы Kodak 1D. Всего к настоящему времени удалось определить пол 151 потомка в 36 гнёздах пеночки-веснички.
Результаты и обсуждение
Результаты определения соотношения полов в выводках веснички в разных районах исследований представлены в таблице 2. Данные статистической обработки полученных результатов (критерий χ2) свидетельствуют, что наблюдаемые отклонения от соотношения 1:1 не являются статистически значимыми. К подобным заключениям о равном числе самцов и самок в выводках птиц разных видов приходили и другие исследователи (Ларионов 1927; Mayr 1939; Lack 1954; Witschi 1961; Родимцев 1997; Sokolov, Vysotsky 2000; Высоцкий, Соколов 2001; и др.). Подробное обсуждение вопросов соотношения полов у птиц в разных возрастных группах (в том числе у птенцов) представлено в монографии В.А. Паевского (2008).
Анализируя тот факт, что во всех районах исследований в сезоны проведения работы было отмечено численное преобладание самцов среди взрослого населения пеночки-веснички (Лапшин 2012; Лапшин и др. 2012, 2015; неопубликованные данные), следует заключить, что отмеченное смещение в соотношении полов не является первичным, а происходит в постнатальный период. Действительно, широко известны данные о том, что у многих воробьиных птиц с возрастом увеличивается доля самцов в популяции (Лэк 1957; Паевский 1985, 2008). Такая закономерность характерна и для пеночек рода Phylloscopus на СевероЗападе России: уже во время послегнездовой дисперсии и осенней миграции среди сеголеток начинают численно преобладать самцы, и в последующих возрастных группах их доля ещё более увеличивается (Лапшин 2012; Лапшин и др. 2012, 2015).
Подробное обсуждение причин роста доли самцов в течение постнатального периода не входит в задачи данной публикации, посвящённой непосредственно стадии кладки и выводка. Однако кратко можно отметить, что среди наиболее вероятных причин смещения соотношения полов в сторону самцов мы считаем такие факторы, как различная смертность особей разного пола (Паевский 1985, 2008) и различная миграционная активность самцов и самок (Лапшин 1987; Лапшин и др. 2015). Всё это, конечно, не исключает возможного влияния и некоторых других факторов, которые ещё предстоит изучить.
Литература
• Ларионов В.Ф. 1927. К вопросу об определении численного соотношения полов у птиц в природе // Тр. лаб. эксп. биол. Моск. зоопарка. М.: Л., 3: 119-136.
• Лапшин Н.В. 1987. Годовой цикл (размножение линька и миграции) веснички Phylloscopus trochilus и его адаптивные особенности в условиях таёжного северо-запада РСФСР // Тр. Зоол. ин-та АН СССР 163: 34-52.
• Лапшин Н.В. 2012. Соотношение полов у пеночек в Карелии // Материалы Международ. науч.-практ. конф. «Экология, эволюция и систематика животных». Рязань: 293-295.
• Лапшин Н.В., Топчиева Л.В., Матанцева М.В., Симонов С.А., Малышева И.Е., Токарева Н.П. 2012. Особенности экологии мигрирующих воробьиных птиц (анализ с применением методов молекулярной биологии) // Поволжский экол. журн. 1: 53-64.
• Лапшин Н.В., Матанцева М.В., Симонов С.А. 2015. Особенности популяционно-демографической структуры популяций пеночек-весничек (Phylloscopus trochilus) в Карелии: дисбаланс в соотношении полов и полигамия // Энергетика и годовые циклы птиц (памяти В.Р. Дольника): материалы Международ. конф. М.: 170-176.
• Лэк Д. 1957. Численность животных и её регуляция в природе. М.: 1-404.
• Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. 1984. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: 1-480.
• Паевский В.А. 1985. Демография птиц. Л.: 1-285.
• Паевский В.А. 2008. Демографическая структура и популяционная динамика певчих птиц. СПб., М.: 1-235.
• Родимцев А.С. 1997. Соотношение полов у птенцов некоторых видов птиц // Рус. орнитол. журн. 6 (17): 3-8.
• Соколов Е.П., Высоцкий В.Г. 2001. Быстрый метод молекулярного определения пола воробьиных птиц // Зоол. журн. 80, 11: 1384-1386.
• Lack D. 1954. The natural regulation of animal numbers. Oxford: 1-343.
• Mayr E. 1939. The sex ratio in wild birds // Amer. Naturalist 73: 156-179.
• Sokolov E.P., Vysotsky V.G. 2000. Non-invasive method of molecular sex determination in passerines // Avian Ecol. Behav. 4: 81-84.
• Witschi E. 1961. Sex and secondary sexual characters // Biol. and Compar. Physiol. Birds. 2: 115-168.