Projekti

Evolucijski učinki tekmovanja v sobivajočih populacijah končnih plenilcev (CO-STRIX)

Podatki o projektu – SICRIS

Projekt CO-STRIX je ena prvih raziskav, ki se loteva evolucijskih učinkov interakcij med končnimi plenilci. Projekt, ki ga v celoti financira ARIS, je bil zastavljen široko in kompleksno, vendar je ARIS projekt zmanjšala za polovico, zato se žal izvaja v bistveno okrnjenem obsegu. Osrednji raziskovani vrsti projekta sta lesna sova (Strix aluco) in kozača (Strix uralensis), ki sta ozko sorodni in zelo kompetitivni vrsti. Glede na naše predhodne podatke povečane medvrstne interakcije spodbujajo mikroevolucijske spremembe v velikosti telesa zaradi spremenjenih selekcijskih pritiskov. Podoben vzorec diferenciacije velikosti smo ugotovili tudi na ravni svetovne razširjenosti kozače, saj so z lesno sovo simpatrične kozače običajno večje kot v alopatričnih populacijah, kar kaže na določen vzorec povezan s kompeticijo.

Glavna hipoteza predloga raziskovalnega projekta je: Kompeticija z lesno sovo pri simpatričnih populacijah kozače je dejavnik, k povzroča povečevanje telesni velikosti pri slednji, da bi le-ta ohranila kompeticijsko prevlado v prostoru in uporabi gnezdišča. Da bi potrdili ali zavrnili glavno hipotezo, so cilji tega raziskovalnega predloga preučiti možne mehanizme, ki bi lahko povzročili takšno diferenciacijo velikosti pri večji kozači. Glede na polovično financiranje vseh potrebnih hipotez tekom projekta ne bo možno testirati, zato bomo testirali le naslednje hipoteze, oblikovane v delovne sklope.

DS1: Hipoteza velikostne niše

Medtem ko večja velikost omogoča večjo kompeticijsko dominanco, manjša velikost omogoča višji fitnes zaradi nižjih energetskih porab. Večja velikost je koristna samo v zelo kompetitivnem okolju zaradi kompromisov med kompeticijsko dominanco in okoljsko prilagodljivostjo. Potrditev te hipoteze bi neposredno podprla hipotezo o zamenjavi znaka zaradi kompeticije.
Hipoteza: Če je tekmovanje glavni dejavnik pri povečevanju velikosti telesa, potem bi morale biti druge življenjske lastnosti negativno ali sploh ne prizadete v populacijah z večjimi osebki.

Aktivnosti in pristopi: Študija, izvedena kot del tega DS, bo pregled objavljenih življenjskih lastnosti kozače iz različnih delov areala glede na prekrivanje areala z lesno sovo. Pred kratkim objaviljena raziskavo na lesni sovi (Ratajc et al. 2023, Sci Tot Env) bo služila kot vzorčna študija za ustvarjanje primerjalne baze podatkov o življenjskih lastnostih kozače. Analizirali bomo naslednje parametre: prehrana (glej tudi transevropsko primerjalno študijo Vrezec et al. 2018, Bird Study), gostoto populacije, habitat in produktivnost (velikost legla), ki so bili tudi najpogosteje preučevani in objavljeni podatki pri lesni sovi (Ratajc et al. 2023, Sci Tot Env).

DS2: Hibridizacijska hipoteza

Medvrstni horizontalni prenos genov lahko prispeva – zaradi heteroze – k večji velikosti vrste, ki je bolj nagnjena k hibridizaciji. V okviru projekta bomo v naravnih populacijah preverili, če prihaja do hibridizacije med lesno sovo in kozačo, vpliv na velikostna razmerja pa zaradi zmanjšanja projekta ostaja izziv za prihodnje raziskave. Študija bo le testirala obseg hibridizacije z lesno sovo v naravnih populacijah kozače.

Aktivnosti in pristopi: V tem DS se bomo osredotočili na preučevanje hibridizacije in introgresije med kozačo in lesno sovo, ali se ti dve vrsti križata v Sloveniji in kakšna je stopnja introgresije iz lesne sove v kozačo. Za določitev genetske strukture lesne sove in kozače ter njunih domnevnih hibridov bomo uporabili ddRADseq protocol (Peterson et al. 2012, PLOS ONE). V Sloveniji bomo zbirali predvsem sveže vzorce krvi ali tkiv uralskih sov in njihovih domnevnih hibridov (velikih osebkov), v manjšem obsegu pa tudi črnih sov (~20 %). Vzorci bodo zbrani iz živih ali razpoložljivih svežih mrtvih osebkov. Pri obdelavi vzorcev bomo sledili Baltazar-Soares et al. (2024; Mol Ecol). Poleg slovenskih vzorcev bomo vključili tudi čisti referenčni populaciji – lesno sovo s Portugalske in kozačo z Japonske. Ena od kritičnih omejitev, povezanih z ddRADseq, je potreba po referenčnem genomu za preslikavo odčitkov RADseq. Vse naše vzorce bomo mapirali glede na lesno sovo, katere referenčni genom je znan iz projekta Vertebrate Genome in tudi iz Baltazar-Soares et al. (2024; Mol Ecol). Na podlagi molekularnih rezultatov bomo osebke razvrstili v nehibridne, F1 hibride in hibride poznejših križancev.

DS3: Hipoteza Bergmannovega pravila

Po Bergmannovem pravilu so homoeotermne živali običajno večje v hladnejših podnebjih, medtem ko bi osebki, ki živijo v podobnih klimatskih razmerah, bili velikostno podobni. Zavrnitev te hipoteze bi delno podprla hipotezo o zamenjavi znaka zaradi kompeticije.
Hipoteza: Če so večji osebki v območju razširjenosti kozače povezani s hladnejšim podnebjem, manjši osebki pa s toplejšim podnebjem, to pomeni, da se velikost telesa kozače odziva na abiotske okoljske razmere in ne na biotske okoljske vplive.

Aktivnosti in pristopi: Namen tega DS je izboljšati naše razumevanje, kako podnebje oblikuje morfološke lastnosti ptic. V ta namen bomo zgradili celovit morfološki nabor podatkov in ga analizirali v povezavi z abiotskimi mikroklimatskimi podatki. Delo bomo strukturirali v treh fazah. Najprej bomo zbrali in označili bazo podatkov opazovanih in izmerjenih vzorcev uralske sove. Cilj je ustvariti georeferencirano zbirko podatkov z lokacijami in vzorci znane velikosti. Podatke bomo zbirali iz muzejskih zbirk (Ljubljana, Dunaj, Sarajevo, Helsinki, Stockholm, Tring) in podatkovnih baz ljubiteljske znanosti, vključno s podatki o obročkanju, kjer so zbrani podatki iz obstoječih programov spremljanja kozače, ki v Evropi pokrivajo polovico držav, kjer vrsta gnezdi (Derlink et al. 2018, Bird Study). Nato bomo zbrali natančne mikroklimatske podatke za vse znane geolocirane vzorce. Ideja za biofizikalnim modeliranjem natančnih mikroklimatskih podatkov je, da lahko na ta način pridobimo točne temperature na izbranih mestih. Poleg temperatur bomo pridobili tudi podatke o vlažnosti in hitrosti vetra. Mikroklimatsko modeliranje bo izvedeno v programskem okolju R s pomočjo paketov NichemapR (Kearney & Porter 2017, Ecography; Kearney et al. 2020, Methods Ecol Evol) in microclima (Maclean et al. 2019, Methods Ecol Evol), povezanih s klimatskim naborom Era5 (Hersbach et al. 2020, Q J Royal Meteo Soc; Klinges et al. 2022, Methods Ecol Evol)), ki se nanaša na podatke iz leta 1940. naprej. Moč takšnega pristopa je vključitev abiotskih elementov, kot so naklon, nadmorska višina in ekspozicija, v modeliranje temperatur za razumevanje pogojev, ki so jim živali izpostavljene. Statistično bomo ovrednotili razlike v teh abiotskih dejavnikih v geografski širini preučevanih območij. Po potrditvi razlik v predlaganih abiotskih dejavnikih bomo raziskali potencialne učinke teh abiotskih dejavnikov na velikost živali.

DS4: Mikroevolucijska hipoteza

Na lokalnem nivoju naj bi zamenjava znaka zaradi kompeticijske dominance vodila do dednih mikroevolucijskih sprememb v močnih kompeticijskih okoljih z izločanjem manjših osebkov na območjih najintenzivnejšega tekmovanja, s čimer potrjuje fenotipska-genotipsla-okoljska korelacijska teorija. Potrditev te hipoteze bi neposredno podprla hipotezo o zamenjavi znaka zaradi kompeticije.
Hipoteza: Če ima kompeticija selekcijsko vlogo pri izbiri osebkov kozače na območjih tesnega sobivanja z lesno sovo je pričakovati, da bo uspešno gnezdenje manjših kozač možno samo na nedeljenih teritorijih brez neposredne konkurence za gnezdišča in prostor.

Aktivnosti in pristopi: Študija bo izvedena na območjih z vzpostavljeno mrežo gnezdilnic v Sloveniji. Spomladi bomo v vsaki gnezdilnici legla sov, odrasle samice in samce pa bodo ujeli, izmerili, obročkaliin izpustili. Poleg tega bomo na vsaki lokaciji preverili, če se lesna sova in kozača teritorij delita ali ne. Uporabljena bo preizkušena metoda predvajanja posnetka, ki je zanesljiva metoda za ocenjevanje teritorijev sov (Vrezec & Bertoncelj 2018, Bird Study). Delo na terenu bo delno izvedeno s pomočjo sodelavcev prostovoljcev Slovenskega centra za obročkanje ptičev (Prirodoslovni muzej Slovenije). Zbrani bodo biometrični podatki (dolžina peruti, izbrane dolžine kosti in teža) vseh gnezdečih sov za oba spola.

DISEMINACIJA

Diseminacijske aktivnosti bodo zaradi zmanjšanja projekta omejene večinoma le na znanstvene publikacije. Projekt je strukturiran tako, da bo vsak DS ustvaril znanstveni rezultat – prispevek. Zaradi relativno kratkega trajanja projekta bosta do konca projekta objavljena dva prispevka, ostala dva pa bosta pripravljena do konca projekta in objavljena v poprojektnem obdobju.