Ученые из Венгрии шесть лет наблюдали за бабочками, чтобы выяснить, от чего зависит размер пробки, которой самцы закрывают половые пути самки после спаривания, чтобы их не оплодотворил кто-то еще. Оказалось, играет роль уровень конкуренции и плодовитость самок: чем они выше, тем больше пробка, а значит — тем сильнее самец старается увеличить вероятность своего отцовства. Исследование опубликовано в Ecology and Evolution.
Самцы некоторых животных после спаривания оставляют внутри половых путей самки пробку, которая не дает самке спариваться с другими самцами. К такому способу копулятивной охраны прибегают даже некоторые приматы. То же делают и бабочки: у многих видов встречаются небольшие внутренние пробки, но у двух семейств — Нимфалид (Nymphalidae) и Парусников (Papilionidae) — крупные образования, которые частично располагаются снаружи. Их называют сфрагисами; они закрывают копулятивное отверстие, но не мешают самкам откладывать яйца.
Недавнее исследование бабочек мнемозин (Parnassius mnemosyne) семейства парусников показало, что формы и размеры образований, запечатывающих совокупительную сумку, различаются. Ученые выделили маленькие образования в форме нитей или пробок и большие — в форме искривленного листа, помещенного поверх пробки. Большие назвали щитами и отметили, что они как раз соответствуют тому, что называют сфрагисами. Размеры образований, по всей видимости, отражают то, насколько сильно самец вкладывается в посткопулятивную охрану: маленькие пробки легко удалить, а вот сфрагисы — почти невозможно.
Теперь Адам Гор (Ádám Gór) из Университета ветеринарной медицины в Будапеште с коллегами решил выяснить, от чего зависит вклад самцов и, соотвественно, размер пробок или сфрагисов, которые они оставляют в самке. Исследователи предположили, что самцы инвестируют в охрану больше (то есть делают пробки большего размера), когда доля самцов в популяции выше — а значит выше и конкуренция. Также самцы могут больше вкладывать, когда самка крупнее, то есть — более плодовита.
Ученые в течение шести лет наблюдали за популяцией P. mnemosyne на холмистом лугу Хедьешд в Венгрии. Они отлавливали самок бабочки, помечали их и отпускали снова. У бабочек измеряли длину щита (сфрагиса), если он был — она составляла от 3,8 миллиметров до 13 — и ширину груди. Ширина груди уменьшается по мере старения особи и говорит о ее репродуктивном качестве. Также авторы измеряли ширину головы — она считается показателем размера тела насекомых, который связан с плодовитостью. С возрастом размер головы не меняется.
Всего за шесть лет авторы наблюдали 492 бабочки. В 154 случаях отлова копулятивное отверстие самки было свободно, еще в 247 случаях в нем были нитевидные или пробковидные образования, и в 356 случаях — щиты или сфрагисы. Поскольку ученые ловили одних и тех же бабочек по несколько раз, им удалось наблюдать, как защитные пробки терялись или замещались другими — это происходило намного чаще в случае небольших образований, чем в случае сфрагисов. При этом наиболее длинные сфрагисы были самыми надежными: риск потерять их был в 25–27 раз ниже, чем в случае более коротких сфрагисов. В целом крупные сфрагисы действительно работали лучше и вернее защищали самку от спариваний с новыми самцами, почти во всех случаях оставаясь с ней до конца жизни.
Вероятность получения щита была выше для самок с более широкой грудью и головой. А вот размер щита коррелировал только с шириной груди. Также шанс получить щит у самок был выше, если доля мужчин в популяции была больше, хотя исследователи точно не знают, как самцы вычисляют количество конкурентов.
В будущих исследованиях ученым предстоит определить роль других факторов, особенно меняющихся со временем: истощения резервов, старения, остаточной продолжительности жизни самцов и самок. А еще важно выяснить, в какой мере самки могут контролировать продолжительность спаривания и размер и форму пробки или сфрагиса. Если самки не могут выбирать отца будущего потомства, генетическая изменчивость страдает.
Чтобы повысить свои шансы на отцовство, самцы животных прибегают к разным причудливым стратегиям. Паутинные клещи, например, не просто охраняют незрелую самку, но и помогают ей полинять, чтобы спариться с ней как можно скорее и не позволить это сделать конкурентам.