Előfizetés a lapra

Innovatív barlanglakók

ászkarák, barlang, biológia, élettudomány, innováció, viselkedés, viselkedésökológia

2020/06/24

Viselkedési innovációnak nevezzük, amikor egy bizonyos populációban egy addig nem megfigyelhető új viselkedésforma jelenik meg, akár egy korábban már létező viselkedés módosulásaként. Több korábbi kutatás utal arra, hogy a viselkedési innováció kulcsfontossággal bír az ismeretlen szituációkkal szembeni megküzdés során, így egy populáció egyedeinek nagy innovációs készsége az új élőhelytípusok sikeres birtokba vételének, kolonizációjának is előfeltétele.

A változatos élőhelyeken előforduló és táplálékforrás tekintetében kevésbé válogatós (úgynevezett generalista) fajok általában nagy innovációs készséggel jellemezhetők. Ugyanakkor, mivel a viselkedési innováció kifejezéséhez szükséges, a környezeti információt felfogó és feldolgozó érzékszervek és idegrendszer fenntartása nagyon energiaigényes, ezért az izolált, kevésbé komplex és stabil élőhelyeket benépesítő populációk esetében azt várjuk, hogy az adaptáció során innovációs készségük a minimálisra csökken.

A közönséges víziászka felszíni (balra) és barlangi (jobbra) változata (PÉREZ-MORENO ÉS MTSAI 2018 NYOMÁN). 

Az Ecology and Evolution szaklapban Herczeg Gábor, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, Állatrendszertani és Ökológiai Tanszéke kutatójának elsőszerzőségével nemrég megjelent publikációnkban ez utóbbi hipotézist teszteltük közönséges víziászkák (Asellus aquaticus) felszíni és barlangi populációi esetében a táplálkozási innovációjuk összehasonlításával. A víziászka azért kiváló modell az ilyen és hasonló evolúciós ökológiai kérdések kutatásához, mert ez az elsődlegesen felszíni vizeket benépesítő faj Európa-szerte egymástól függetlenül több föld alatti élőhelyet is kolonizált, az itt előforduló populációk pedig messzemenően alkalmazkodtak a barlangi élethez (pédául a színezetük és a szemek visszafejlődése egyaránt megfigyelhető). Az általunk – egy szlovén-magyar együttműködésben megvalósuló barlangbiológiai projekt keretében – megvizsgált Molnár János-barlangban élő ászkák ugyan fizikailag nem izoláltak a legközelebbi felszíni populációtól, mégis, korábbi genetikai vizsgálatok arra utalnak, hogy a génáramlás mintegy 60 ezer éve megszűnt a felszín és a barlang között. Ráadásul, mivel a barlangot (és a vele kapcsolatban lévő, felszíni Malom-tavat) tápláló forrás a mélyből tör a felszín felé, és a barlangi vízben a kimutatható szerves szén koncentrációja extrém alacsony, a Molnár János barlangba a külvilágból gyaníthatóan egyáltalán nem jut be táplálék. Így az alapvetően generalista életmódot folytató felszíni fajtársaikkal ellentétben a barlangi populáció tagjai csak az itt tenyésző baktériumszőnyeget fogyaszthatják.

 Kísérleteink során a barlangból és három, földrajzilag közeli felszíni populációból származó egyedek élőhelyüknek megfelelő (barlang: baktériumszőnyeg, felszín: korhadó nyárfalevelek) és ismeretlen tápláléktípussal szemben mutatott preferenciáját vizsgáltuk, feltételezve hogy a barlangi adaptáció során a generalista életmódtól a specialista irányába történt elmozdulás. Más szóval: a baktériumszőnyeg fogyasztásához alkalmazkodott barlangi populáció várhatóan nem képes átváltani a számára ismeretlen nyárfalevelekre, míg a felszíni populációk tagjai készséggel fogyasztják a baktériumszőnyeget is.

Táplálkozási hajlandóság a vizsgált víziászka-populációkban (szignifikáns populációs eltérés; Tukey teszt; ** P < 0.01, *** P < 0.001). Átlagok ą standard hibahatárok ábrázolva.

(HERCZEG ÉS MTSAI 2020 NYOMÁN)

 Eredményeink azonban megcáfolták ezt az elképzelést, ugyanis a barlangi ászkák is képesek voltak áttérni a felszíni tápláléktípusra, ráadásul a felszíni fajtársaikhoz hasonlóan sokkal inkább preferálták a nyárfalevelet a baktériumszőnyegnél. Az adatok alapján tehát a generalista életmód ebben a fajban evolúciósan stabil. Mivel a barlangi ászkák a táplálkozással töltött időt tekintve eltérnek, de a táplálkozási események számában nem, ez a különbség valószínűsíthetően nem az aktivitásbeli eltérésből fakad.

 Mint korábban utaltunk rá, a viselkedési innovációt lehetővé tevő szervrendszerek fenntartása komoly evolúciós költségekkel jár, de előfordulhat, hogy az ezek kialakulását szabályozó genetikai és élettani mechanizmusok egyéb, a rátermettség (fitnesz) növeléséhez nélkülözhetetlen folyamtokban is részt vesznek. Ugyanakkor ennek ellentmond, hogy a barlangi adaptáció során gyakori az egyes érzékszervek és élettani funkciók (például a napszakos ritmus) eltűnése. Az is lehetséges, hogy a táplálék kiválasztásában részt vevő mechanizmusok fenntartása a tájékozódáshoz és fajtársakkal folytatott kommunikációhoz is szükséges. Hozzá kell tenni, hogy a táplálkozással töltött időben tapasztalható eltérést egyszerűen az is magyarázhatja, hogy a barlangi ászkák szájszerve nagy mértékben alkalmazkodott a baktériumszőnyeg fogyasztásához, így a korhadó levelek feldolgozása több időt vesz igénybe. Mindazonáltal az előzetes alaktani (morfológiai) vizsgálataink ezt a feltevést nem erősítik meg.

 A táplálkozási innováció mellett az egyedek táplálkozási hajlandóságát is megvizsgáltuk, és azt találtuk, hogy a barlangi egyedek a tápláléktípustól függetlenül gyakrabban kezdenek táplálkozni, mint a felszíni fajtársaik. A magas táplálkozási aktivitás számos előnye (ezek közé tartozik a megnövekedett energiabevitel) mellett veszélyekkel is jár, hiszen ezek az egyedek jobban ki vannak téve a ragadozók támadásának. Viszont a barlangi életközösségekből teljesen hiányoznak a nagytestű ragadozók, így ezek a hátrányok itt nem érvényesülnek. Alternatív magyarázatként az is elképzelhető, hogy ha a rendelkezésre álló táplálék mennyisége véges, akkor az egységnyi energiamennyiség beviteléhez magasabb viselkedési aktivitás szükséges.

 Az eredeti és ismeretlen tápláléktípusok fogyasztásával töltött idő a vizsgált víziászka-populációkban (szignifikáns populáció × tápláléktípus interakció). Átlagok ą standard hibahatárok ábrázolva. (HERCZEG ÉS MTSAI 2020 NYOMÁN)

Ugyanakkor a forráshiány csak olyan barlangok esetében jelent környezeti stresszt, ahol a táplálék a külvilágból érkezik, esetünkben pedig nem ez a helyzet. A Molnár János-barlangon kívül csak egy olyan, víziászkák által kolonizált barlang létezik, ahol a tápláléklánc alapját képező szerves anyag nem a felszínről származik, a romániai Movile-barlang. A fent leírt kísérleteket az itt élő populáción is elvégeztük, ám az előzetes eredmények a hazai barlangi populációknál tapasztalt mintázattal merőben ellentétes képet rajzolnak ki, ugyanis a Movilében élő populáció tagjai inkább elkerülték a felszíni tápláléktípust. Így a Molnár-János barlangban élő ászkapopuláción alapuló eredmények nagy valószínűséggel nem általánosíthatók, inkább egy példáját mutatják annak, amikor a hosszú ideig, egyetlen fő táplálékforrás mellett izolálva élő populáció megőrizte a táplálékinnováció képességét.

 HORVÁTH GERGELY

 az ELTE Állatrendszertani és

Ökológiai Tanszékének kutatója

 

2020/24