När en art inte tål värmen

Det var inte alltid sant. För mer än 200 miljoner år sedan kunde olika rhynchocephalians hittas över stora delar av världen. Tyvärr dog de flesta av dessa forntida reptiler ut för cirka 60 miljoner år sedan, tillsammans med de sista dinosaurierna. Idag bor deras ättlingar på flera dussin öar och inhägnade naturreservat, alla i Nya Zeeland.

Och dessa djur är unika. Till exempel, till skillnad från andra reptiler, som har en tandrad i överkäken, har tuatarerna två parallella rader. När djuret tuggar kommer dess nedersta enstaka tandrad att gå fint in mellan de två översta raderna. Tuatarerna har också extra revbensliknande ben, kallade gastralia (eller “bukrevben”).

Människor introducerade råttor och andra däggdjur till Nya Zeeland, i södra Stilla havet. I århundraden har dessa djur hotat överlevnaden för önationens ovanliga reptiler (se Explainer). Även om tuatara har överlevt den katastrofen står de nu inför ett nytt hot: för få honor. En anledning: Med den globala uppvärmningen blir deras öhem alldeles för varma!

Temperaturkänslig

Trots alla dess konstigheter, på ett viktigt sätt liknar tuataran många av sina reptilkusiner: Huruvida en individ kläcks från sitt ägg som en hane eller en hona beror på temperaturen vid vilken ägget hade inkuberats.

Mamma sitter inte på sina ägg. Hon gräver bara ett bo i marken och lämnar sedan sina ägg för att utvecklas. Svalare temperaturer ger fler tjejer; varmare temperaturer, fler pojkar. Men med den globala uppvärmningen har medeltemperaturerna över Nya Zeeland ökat. Och fler tuatarahanar kommer att kläckas.

För att ytterligare öka problemet, verkar honorna inte klara sig bra när hanarna är betydligt fler än dem. Redan på minst en ö riskerar den lokala befolkningen i tuatara att dö ut. Där är killar fler än tjejer med mer än 2-till-1, enligt en studie publicerad den 8 april i den vetenskapliga tidskriften PLOS ONE.

Under en lång tid insåg forskarna inte vilken inverkan temperaturer kan ha på dessa reptiler. Sedan, 1992, upptäckte Alison Cree något konstigt. Cree är zoolog vid Nya Zeelands universitet i Otago. Hon och hennes elever behövde veta könet på en tuatara som hade fötts i fångenskap. Och det krävde operation.

Utåt ser unga tuatarahanar ut precis som honor. För att skilja dem åt måste forskare skära en liten skåra genom djurets hud. Först då kan experter titta inuti för att se om reptilen har äggstockar eller testiklar. En honans äggstockar gör ägg. En mans testiklar producerar de spermier som behövs för att befrukta dessa ägg.

Hur invasiva arter tjatade ut tuataran

Alla ägg som en mamma lägger i ett bo är en koppling. Och Cree märkte att en koppling av sju tuatara från en djurpark i Nya Zeeland alla var pojkar. Det gjorde henne misstänksam.

Hon visste att forskare hade ruvt äggen i ett skåp som ibland blev varmt. Kan kopplingen helt återspegla temperaturens inverkan? Det händer säkert hos vissa andra reptiler, inklusive krokodiler, alligatorer och de flesta sköldpaddor. Ändå skulle extra värme inte nödvändigtvis betyda fler hanar. Hos många av dessa arter ger ägg inkuberade vid de högsta temperaturerna mest honor.

Så Crees team inkuberade tuatara-ägg vid olika temperaturer. Och dessa experter bekräftade att ägg som hölls vid varmare temperaturer kläckte fler hanar. Detta är helt annorlunda än hur kön bestäms hos däggdjur, inklusive människor. I dem bestämmer kromosomerna ett barns kön. Ett mänskligt embryo ärver alltid en X-kromosom från sin mor. Dess pappa – som alla män – har en X- och en Y-kromosom. Om barnet ärver en X-kromosom från pappa blir hon en flicka. Om bebisen istället får en av pappas Y-kromosomer blir han en pojke.

Men tuatara har inte X- eller Y-kromosomer. När en tuatara-mamma först lägger ett befruktat ägg, är embryot inuti varken man eller kvinna. Hos denna art tenderar temperaturen att avgöra hur många kläckningar som dyker upp som killar eller tjejer. Och bara en liten skillnad i boets temperatur kan göra skillnad. Till exempel kommer 95 procent av äggen som hålls vid en konstant temperatur på 21,2°C (70,2°Fahrenheit) att utvecklas till honor. Förhållandet vänder för ägg som ruvts lite mer än en grad varmare – vid 22,3 °C (72,1 °F). Nu är 95 procent män.

Denna känslighet för sådana små temperatursvängningar har utlöst larm bland forskare som arbetar för att säkerställa tuatarans överlevnad. De vet att klimatforskare har beräknat att temperaturen i Nya Zeeland kan stiga med så mycket som 4 °C (7,2 °F) till 2080. Enligt den nya PLOS ONE-studien, kl. minst en ö där reptilerna nu bor — North Brother Island

— en så stor temperaturökning skulle innebära att inga fler kvinnliga tuatara. Och så småningom skulle det resultera i ingen mer tuatara. Period.

Runt 70 procent av tuatarerna som lever på Nya Zeelands lilla, obebodda North Brother Island är hanar. En del av denna obalans kan orsakas av klimatförändringar. Men tuatarhonor klarar sig också dåligt när de är undertalade av män. Andrew McMillan/Wikimedia Commons

Dåliga tider på North Brother

Denna vindomstridda ö är bara 4 hektar (ungefär 10 tunnland) stor. Det är hem för en gammal fyr och flera hundra tuatara. Och här är ungefär sju av tio av reptilerna hanar.

Nicola Mitchell är biolog vid University of Western Australia och medförfattare till den nya studien. Hon och hennes kollegor uppskattar nu att vid dagens temperaturer borde 56 procent av tuataraäggen på North Brother Island bli hanar. Det är mycket färre än det verkliga antalet. Så Mitchell misstänker att den lilla öns brist på honor måste bero på mer än bara klimatförändringar. Något annat måste hjälpa till att luta förhållandet till mäns fördel.

Och det kan vara hanarnas beteende.

Hennes team har märkt att tuatara på North Brother har blivit smalare under de senaste decennierna. Men honor bantar snabbare än män. En anledning kan vara att hanar jagar och trakasserar honor som de försöker få för att para sig med dem. (Med få honor kan varje tjej få mycket mer uppmärksamhet än hon vill.) Hanarna är också i allmänhet större och mer aggressiva än honorna. Så killarna kan vara bättre än kvinnor på att göra anspråk på bästa territorium och mat.

Slutresultatet är att North Brother-honorna har blivit långsamma att fortplanta sig. Friska honor lägger normalt ägg vartannat till femte år. Men North Brothers tjejer lägger bara ägg en gång vart nionde år eller så. Mitchell konstaterar, “Vi har högre dödlighet hos kvinnor och lägre reproduktionsfrekvens.” Projektera denna trend ut i framtiden och inom 150 år “skulle det bara finnas män”, säger hon.

Alla tecken tyder faktiskt på att North Brother-befolkningen sakta kollapsar. “Du kan se detta spiralmönster och allt är på väg åt fel håll”, säger Nicola Nelson. En annan medlem av tuatara-forskarteamet, hon arbetar vid Victoria University of Wellington, Nya Zeeland.

Nelson säger att det är möjligt att ön bara är för liten och karg för att tuatara ska överleva där för alltid. Kanske är dess koloni avsedd att dö ut. Men många andra tuatara-populationer lever också på små öar. Genom att övervaka den kämpande gruppen på North Brother lär forskare nu vad som kan hända när män börjar bli betydligt fler än kvinnor.

Söker skugga

En fråga som forskarna fortfarande inte har svarat på är om tuatara-mödrar kan ändra sitt beteende för att matcha ett nytt klimat. De har trots allt överlevt andra temperatursvängningar under artens långa historia. Det är säkert möjligt att reptilerna kan flytta vart de lägger sina ägg eller när. Det skulle hjälpa dem att undvika för varm jord.

Detta verkar vara sant för åtminstone några andra reptiler som bestäms av äggtemperaturen. Bland dem finns den målade sköldpaddan, konstaterar Jeanine Refsnider. Hon är ekolog vid University of California, Berkeley.

Målade sköldpaddor är en vanlig syn i floder och sjöar över hela USA. Bland dessa färgglada varelser kläcks fler honor när temperaturen är högre. Men ibland anpassar de sig till förändringar, konstaterar Refsnider.

“Normalt häckar de i soliga, öppna livsmiljöer”, säger hon. “Jag upptäckte att om du utsätter sköldpaddor för varmare temperaturer än de är vana vid, väljer de skuggigare platser att häcka.”

Men skugga är inte alltid tillgänglig. En grupp hon studerade bodde i öknen. För de sköldpaddorna fanns det bara ingen skugga att häcka i.

En sådan gräns kan äventyra andra reptiler som lever i små områden där det finns lite val om var de ska lägga ägg, säger Refsnider. När allt kommer omkring, konstaterar hon, “Reptiler migrerar inte som fåglar.”

Faktum är att många potentiella häckningsplatser vid Orokonui verkar för coola för att producera pojkar. Ändå förutspår klimatforskare att före slutet av århundradet kommer till och med Orokonui att vara lika varmt som Stephens Island, där tuatara nu frodas. “Det är inom livslängden för en tuatara,” säger Cree. Dessa reptiler kan leva i minst 80 år och troligen mer än 100 år. Så att flytta tuatara till många nya livsmiljöer är som en försäkring. “Vi var nere i 32 populationer”, säger Nelson. “nu är vi uppe i 45 populationer av tuatara på många olika platser. Vi har verkligen fått våra ägg i fler korgar.”

Det är bra, eftersom tuatarerna också står inför andra framtida utmaningar. Torkan kommer sannolikt att öka i vissa områden av dess utbredningsområde. Det kan förstöra ägg och döda kläckningar. Och en höjning av havsnivån kommer att krympa öns territorium som är tillgängligt för denna reptil att bebo. “Det är klimatet som förändras, inte bara temperaturen”, förklarar Cree.

För nu, varhelst tuatara lever under skydd, frodas reptilerna. Forskare har redan hittat två tuatarabon vid Orokonui. Deras ägg borde kläckas i år. Dessa bebisar kommer att vara relativt säkra i sin fristad, men kommer sannolikt att se många förändringar under loppet av sina mycket långa liv.

Maktord

beteende

Vägen en person eller ett djur agerar mot andra eller uppför sig.

kromosom

En singel trådliknande bit av lindat DNA som finns i en cells kärna. En kromosom är vanligtvis X-formad hos djur och växter. Vissa segment av DNA i en kromosom är gener. Andra DNA-segment i en kromosom är landningsplattor för proteiner. Funktionen av andra DNA-segment i kromosomerna är fortfarande inte helt förstått av forskare.

koppling

(in biologi) Äggen i ett bo eller kläckningarna från den kollektiva gruppen av ägg.

ekologi

En gren biologi som handlar om organismers relationer till varandra och till deras fysiska omgivning. En vetenskapsman som arbetar inom detta område kallas ekolog.

embryo

Ett ryggradsdjur , eller djur med ryggrad, i dess tidiga utvecklingsstadier.

gastralia

Ben med smeknamn “bukrevben” som bara finns hos tuatara, krokodiler och alligatorer. De stödjer magen men är inte fästa vid ryggraden.

kläckning

En ung djur som nyligen dök upp ur sitt ägg.

däggdjur

En varm -blodigt djur som kännetecknas av innehav av hår eller päls, utsöndring av mjölk från honor för att mata ungarna och (vanligtvis) bärande av levande ungar.

Nya Zeeland

An önation i sydvästra Stilla havet, ungefär 1 500 kilometer (cirka 900 miles) öster om Australien. Dess “fastland” – som består av en nord- och sydö – är ganska vulkaniskt aktivt. Dessutom omfattar landet många mycket mindre öar till havs.

beställa in biologi) Det är den där platsen på livets träd direkt ovanför art, släkte och familj.

reptil

Kall- blodiga ryggradsdjur, vars hud är täckt med fjäll eller kåta plattor. Ormar, sköldpaddor, ödlor och alligatorer är alla reptiler.

spermier Hos djur , den manliga reproduktionscellen som kan smälta samman med ett ägg av sin art för att skapa en ny organism.

testis

(plural : testiklar) Det organ hos män av många arter som gör spermier, de könsceller som befruktar ägg. Detta organ är också den primära platsen som gör testosteron, det primära manliga könshormonet.

tuatara

En reptil hemma i Nya Zeeland. Tuatarerna är den enda återstående arten av en av de fyra ordningarna av reptiler.

Word Find (klicka här för att förstora för utskrift)