Самки предпочли городских лягушек лесным
Самцы лягушек Engystomops pustulosus, обитающие в городах, оказались «сексуальнее», чем особи из лесных популяций, говорится в Nature Ecology & Evolution. Брачные крики городских самцов были более сложными, чем лесных, поэтому самки чаще предпочитали именно их.
Лягушки Engystomops pustulosus из семейства свистуновых обитают в Центральной и на севере Южной Америки и ведут ночной образ жизни. В сезон размножения самцы собираются у воды и начинают звать самок. Брачные крики самцов напоминают хныканье, которое иногда заканчивается одним или несколькими короткими звуками, так называемым кудахтаньем. В зависимости от окружающего шума, лягушки меняют скорость, амплитуду и сложность «песен». Ученые называют крики, в которых сочетаются хныканье и кудахтанье, сложными. Самцов, издающих сложные крики, предпочитают, с одной стороны, самки, а с другой — паразиты, кровососущие мошки, и хищники. В частности, летучие мыши бахромчатогубые листоносы, которые охотятся на лягушек и и способны распознать E. pustulosus по их брачным крикам и чаще атакуют самцов, чередующих хныкающие и кудахтающие звуки. Пустулосусы обитают не только в лесах, но и в городах.
Исследователи из Нидерландов, США и Объединенных Арабских Эмиратов под руководством профессора Майка Райана (Mike Ryan) из Техасского университета в Остине исследовали 22 популяции пустулосусов, 11 из которых обитали в лесу, 11 — в городах. Ученые проанализировали разницу между криками лягушек из разных популяций, и то, как они меняются в ответ на изменения окружающего шума и света. Также они смотрели на предпочтения городских и лесных самок, хищников и паразитов. Наконец в последней серии экспериментов авторы взяли 100 самцов из пяти городских и пяти лесных популяций и посадили лесных лягушек в городское окружение, а городских — в лес и проследили, будут ли меняться их «песни».
Оказалось, что у самцов, обитающих в городах, были более сложные брачные крики и они исполняли их быстрее, чем особи из лесных популяций. Также выяснилось, что в городах лягушачьи песни привлекают меньше хищников и паразитов, но в тоже время и меньше самок. Но если самкам давали послушать «песни» городских и лесных самцов, три четверти из них предпочли городских особей. Они двигались по направлению к репродукторам с криками городских лягушек. Оказалось, что если самцов меняли местами, то городские самцы быстро приспосабливались к новым условиям и меняли скорость и сложность «песен». А лесные лягушки приспособиться к городским условиям так и не смогли.
Исследователи объяснили успех городских самцов тем, что, с одной стороны, они сильнее конкурируют между собой, чтобы привлечь самок, и поэтому вынуждены «исполнять» более сложные «песни». С другой стороны у них есть и преимущество, в городах меньше летучих мышей и паразитов, которых привлекают сложные песни. Возможно, издавать более быстрые и сложные крики пустулосусам из городских популяций помогает разница в анатомии (больший объем легких и размер горлового мешка). Может быть, у особей, живущих в городах и лесах, различается гормональный фон, что может быть как унаследованной, так и приобретенной особенностью. Городские лягушки были менее осторожными, чем лесные, вероятно из-за меньшего риска нападения хищников.
Ранее исследователи выяснили, что некоторые лягушки-обитатели Нового Света «вырастили» ядовитые шипы (костяные наросты рядом с ядовитыми железами), которыми они бодают хищников. По-видимому, защита оказалась эффективной, токсичность яда этих лягушек оказалась в 25 раз выше, чем у гремучих змей.
И отползли от источника звука
Группа исследователей из Китая, США и Южной Кореи выяснила, что нематоды Caenorhabditis Elegans, которые чувствуют звук всем телом, реагируют не на абсолютное звуковое давление, а на его градиент. Из-за этого они способны различать и избегать звуки, которые издают небольшие беспозвоночные хищники, но не реагируют на более громкий шум. Кроме того, такой механизм восприятия градиента звукового давления, по-видимому, общий для многих животных, включая других беспозвоночных и млекопитающих. Работа опубликована в Current Biology. У нематод Caenorhabditis Elegans, как и у многих беспозвоночных, нет органов слуха, но они могут чувствовать звук и уползать от него, то есть проявлять отрицательной фонотаксис. В 2019 году Адам Илифф (Adam Illiff) из Мичиганского университета с коллегами показали, что звуковые вибрации черви ощущают всем телом, а их наружные покровы — кутикула — работают примерно как барабанная перепонка позвоночных. Тогда ученые определили механосенсорные нейроны червей, которые, вероятно, преобразуют звуковые волны в нервный импульс. И выяснили, что воспринимают черви именно колебания воздуха: мутанты, которые не чувствовали вибрацию субстрата, все равно проявляли фонотаксис. Теперь Цань Ван (Can Wang) из Хуачжунского университета науки и технологий (он принимал участие и в прошлом исследовании) и его коллеги из Китая, США и Южной Кореи выяснили, как именно нематоды чувствуют звук. Они размещали рядом с головой нематод динамики разных размеров и включали звуки разной громкости и частоты. Когда ученые помещали маленький динамик диаметром 0,5 миллиметра на расстоянии одного миллиметра от головы нематоды (что примерно равняется длине тела червя), и включали на нем звук частотой 1 килогерц и громкостью 80 децибел, черви разворачивались и ползли в противоположную от звука сторону. Но когда этот динамик заменили на больший, диаметром 3 миллиметра, нематоды не реагировали, хотя звук был таким же. Даже когда громкость увеличивали до 110 децибел или меняли частоту на большую или меньшую, нематоды не меняли траекторию своего движения. Исследователи обнаружили, что кутикула червей вибрирует сильнее всего от звука из маленького динамика. С помощью кальциевой визуализации авторы оценили активность механосенсорных нейронов, которые и реагируют на звуковые колебания. Их активность уменьшалась с увеличением размера динамика, даже если громкость звука была одинаковой. На звук из трехмиллиметрового динамика нейроны червей не реагировали. Также ученые выяснили, что звук из маленького динамика создает наибольший градиент звукового давления в теле нематод — это измерили с помощью миниатюрного микрофона. Давление звука, проходящего через среду, снижается с течением времени, — и в голове червя, которая ближе всего к динамику, оно выше, чем на конце его тела. Если источник звука небольшой, звуковое давление уменьшается быстрее, и таким образом градиент звукового давления по телу червя получается больше. Чтобы изменить звуковой градиент, авторы размещали динамики на разном расстоянии от головы червя — чем ближе был динамик, тем резче градиент. Абсолютное звуковое давление в области головы нематод тем временем не менялось. Черви демонстрировали наиболее устойчивые слуховые реакции только в ответ на резкий градиент. Градиент звукового давления коррелировал и с движением червей, и с вибрацией кутикулы, и с активностью механосенсорных нейронов. Нематоды живут в гниющих листьях на земле, где им могут повстречаться разные беспозвоночные хищники. По всей видимости, именно их звуки — стрекотание, шуршание или шелест крыльев — и могут слышать черви, а вот более громкие звуки от источников большего размера для них не так важны. Градиент звукового давления возникает и в тимпанальных органах кузнечиков, и в заполненной жидкостью улитке млекопитающих. В случае последних этот градиент, по всей видимости, необходим, чтобы активировались механочувствительные волосковые клетки улитки. То есть активация чувствительных к звуку нейронов происходит у разных животных по одному принципу. Ранее ученые обнаружили, что эпигенетическая память позволила нематодам C. elegans избегать патогенных бактерий даже спустя четыре поколения. То есть одни черви встретились с бактерией, выяснили, что она опасна, и стали ее избегать, а их детям и внукам уже не потребовалось проверять бактерий на себе — они избегали их сразу благодаря унаследованным модификациям гистонов.