Странные полёты помогают акулам искать добычу

Возможно, теперь учёные объяснят, отчего в ходе эволюции у акул-молотов закрепилась столь странная форма головы (фото Barry Peters).

Рыбам на заметку: акула – хищник не только грозный, но и наделённый особенными способностями. Под этим готовы подписаться две группы биологов. Первая обнаружила, что обоняние акул имеет свои секреты. Вторая выяснила, что маршруты оголодавших хищников можно парадоксально сравнить с полётами частиц, не обладающих даже крупицами сознания.

Первое открытие сделали специалисты университета Южной Флориды (USF). Команда Джейн Гардинер (Jayne Gardiner) решила выяснить, что для акул имеет бóльшее значение: концентрация приятного для хищника запаха жертвы или же время, когда аромат дошёл до каждой из её ноздрей.

Поясним. Любая потенциальная добыча (будь она живой, мёртвой или просто раненой) оставляет в воде след вкусных запахов. Акулы ориентируются по ним, когда разыскивают свой очередной обед. Обоняние животного очень острое, и биологи считали, что решение о том, куда повернуть – налево или направо, животное принимает, мгновенно определяя, возле какой ноздри запахов больше (то есть где выше концентрация).

Джейн и её коллеги предположили, что такая техника хоть и логична, но на её реализацию у акулы может уйти слишком много времени. Запахи в воде перемешиваются очень быстро и хаотично. Получается, что хищнику, чтобы вычислить положение жертвы, необходимо в течение нескольких минут сравнивать приходящие сигналы с некой средней концентрацией.

Американские куньи акулы – небольшие хищники серо-коричневого цвета. Обитают в основном в прибрежных водах США на западе Атлантики. Будучи преимущественно ночными хищниками, питаются небольшими ракообразными, такими как креветки и крабы. При этом полагаются M. canis в основном на «показания» боковой линии и носа (фото USF).

А что, если определяющим фактором является время? Гардинер решила проверить догадки в эксперименте. Для этого учёные поместили на голову восьми американских куньих акул (Mustelus canis) специальные приборы с трубками, которые выпускали в воду близ ноздрей хищников особый «суп» из кальмаров. Сначала запах подавался к одной ноздре, потом к другой (задержку периодически меняли).

Оказалось, что если временная разница между «воздействиями» составляла от 0,1 до 0,5 секунды, акулы разворачивали морды в ту сторону, откуда пришёл первый сигнал. Если же временной разницы не было или она длилась больше секунды, то акулы с одинаковой частотой поворачивали в обе стороны, пишут авторы исследования в статье в журнале Current Biology.

Джейн вспоминает несколько исследований последних лет, которые доказали, что ориентировка лишь на концентрацию молекул может направить по неправильному пути. Однажды учёные использовали краски, светящиеся при наведении на них лазера. Выяснилось, что пиковые концентрации веществ могут наблюдаться даже на большом расстоянии от источника запаха (фото USF).

Во второй части эксперимента биологи проверили реакцию хищников на концентрацию запахов. К одной ноздре учёные подавали разбавленный «бульон», а через полсекунды к другой впрыскивался полноценный «суп». Но и в этом случае M. canis реагировали поворотом тела в сторону первого сигнала. «Всегда главную роль играло время», — рассказывает Гардинер в пресс-релизе университета.

Вероятно, по этой простой причине молотоголовые акулы слывут более быстрыми, чем их собратья, охотниками. Они способны быстрее вычислить, где находится интересная им жертва, и, вполне возможно, не в последнюю очередь благодаря тому, что их ноздри сильно разнесены в пространстве.

На большой скорости передвижения обычная акула может и не заметить разницу во времени появления запаха в ноздрях, «молотам» же в этом смысле гораздо проще. Оттого их охота более быстрая и результативная. Впрочем, эту гипотезу ещё нужно проверить на самих Sphyrnidae.

Любопытно, что в процессе эволюции акулы перешли от широких к узким мордам, то есть нынешняя черта, несмотря на всю свою очевидную важность, не являлась определяющей.

«Многие существа обладают двумя отдельными органами чувств, например ноздрями или антеннами. Всегда считалось, будто с их помощью животные определяют именно концентрацию нужных молекул в среде, отвечая на наиболее сильный сигнал. Однако в движущейся воде, как при сильном, постоянно меняющем направление ветре, определить положение источника очень сложно», — отмечает Джейн.

В эксперименте принимали участие шёлковые акулы (на фото), желтопёрые тунцы, голубые марлины, китовые акулы и рыбы-мечи (фото с сайта physicsworld.com).

Второе открытие принадлежит учёным Швейцарии, Португалии, США, Ирландии и Великобритании. Их, правда, вряд ли можно назвать первооткрывателями. Так как они скорее подтвердили прежние догадки научного сообщества.

Но для начала о самом исследовании. Биологи провели, пожалуй, самый обширный анализ траекторий движения морских хищников. Ими были записаны и изучены порядка 13 миллионов передвижений 55 животных, относящихся к 14 различным видам. «Оборудованные» радиомаячками хищники Атлантического и Тихого океанов наплавали в общей сложности 5700 суток. Впечатляющий массив исходных данных!

Выяснилось, что животные в поисках добычи далеко не всегда двигаются хаотично (как происходит броуновское движение частиц). На территориях, не слишком богатых пищей, они «переключаются» на технику полётов Леви (Lévy flight) – случайную смесь бросков на короткие и длинные расстояния.

Двумерный пример полёта Леви, состоящий из тысячи «шагов» (иллюстрация Wikimedia Commons).

Такое поведение, правда, не рыб, а частиц неоднократно описывали физики. В последние годы некоторые научные группы пытались обнаружить наличие полётов Леви и у живых существ, но никаких окончательных, признанных всеми выводов сделано не было.

Между тем компьютерные модели показывают, что именно полёты Леви – наиболее подходящая для голодающих хищников тактика: шансы случайно встретить жертву значительно повышаются.

Нынешний анализ предоставляет уверенное доказательство того, что полёты Леви всё же используются в живой природе, а именно морскими хищниками. С выводами статьи в журнале Nature соглашаются многие учёные.

Соотношение типов поведения (хаотичного и полётов Леви) на богатой (на обоих графиках правая пара столбцов) и бедной пищей территориях (фото Nature).

Открытие поднимает массу вопросов, отмечает Wired: инстинктивное ли это поведение или же приобретённое, свойственно ли оно отдельным особям или же по каким-то своим законам распространяется на группы, как оно трансформировалось в процессе эволюции.

«Поведение животных гораздо пластичнее, чем мы считали ранее. Наверняка у них в запасе ещё масса стратегий и моделей передвижения», — подводит итог один из исследователей Николас Пэйд (Nicolas Pade).

Кстати, группа профессора Дэвида Симса (David Sims) из британского Морской биологической ассоциации, к которой «приквартирован» Пэйд, собирается заняться изучением передвижений животных, находящихся ниже по пищевой цепи, – осьминогов и даже морских улиток.

Ещё одним кандидатом является «живое ископаемое» – головоногий моллюск наутилус, который остановился в своей эволюции ещё сотню миллионов лет назад. Преподнесут ли сюрприз все эти существа, увидим через пару-тройку лет.



Определён древнейший наездник инжирный

17 июня 2010

В крыльях бабочек обнаружили необычные фигуры

16 июня 2010

Летучие мыши удивили биологов новой способностью

10 июня 2010

Открыто таинственное исчезновение змей

9 июня 2010

У крокодилов открыли талант к сёрфингу

8 июня 2010