У тропических стеклянных лягушек обнаружили совершенно новый тип камуфляжа, который получил название краевой диффузии. Эти амфибии полупрозрачны, что позволяет им автоматически подстраивать свою яркость под фон. При этом более прозрачные лапы размывают края тела лягушек и позволяют им еще сильнее слиться с субстратом. Описание необычной адаптации приводится в статье в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Прозрачность кажется идеальным камуфляжем, ведь она обеспечивает невидимость на любом фоне. Неудивительно, что в попытке защититься от хищников многие водные животные стали прозрачными. Однако на суше такая адаптация работает намного хуже из-за разницы показателей преломления воздуха и биологических тканей. Кроме того, прозрачные наземные животные оказались бы беззащитными перед ультрафиолетовым изучением, которое обычно отражается пигментами.
Одни из немногих сухопутных животных с отчасти прозрачными телами – стеклянные лягушки (Centrolenidae), населяющие Центральную и Южную Америку. Сквозь кожу и мышцы на их груди и животе хорошо видны внутренние органы и кости. Тем не менее, верхняя сторона тела этих амфибий скорее полупрозрачная и окрашена в разные оттенки зеленого.
Среди зоологов нет единого мнения, действительно ли полупрозрачная окраска стеклянных лягушек работает как камуфляж. Разобраться в ее функциях решила команда исследователей во главе с Джеймсом Барнеттом (James B. Barnett) из Университета Макмастера.
На первом этапе исследователи сфотографировали представителей двух видов стеклянных лягушек на листьях и на белой бумаге. В общей сложности в объектив попали 25 особей Teratohyla midas и 30 особей Espadarana prosoblepon. Полученные фотографии оценили с помощью компьютерной модели, имитирующей ди-, три- и тетрахроматическое зрение различных хищников. Оказалось, что во всех случаях яркость лягушек подстраивается под фон, позволяя им лучше с ним сливаться. Эффект достигается не за счет активной смены окраски, а благодаря полупрозрачности тела. При этом видимая яркость более прозрачных лап меняется сильнее, чем у тела.
Затем члены команды сгенерировали на компьютере несколько изображений лягушек, взяв в качестве образца T. midas. У некоторых из них, как и у настоящих стеклянных лягушек, лапы были более прозрачными, чем спины, а у других – наоборот. Кроме того, в подборке были полностью прозрачные и полностью непрозрачные изображения. Компьютерных амфибий поместили на фотографии листьев, после чего попросили двадцать добровольцев найти их. На то, чтобы обнаружить лягушек с полупрозрачными элементами окраски, у участников ушло больше времени.
В конце исследователи проверили, как полупрозрачный камуфляж влияет на выживаемость в дикой природе. Они сделали из зеленого желатина 360 фальшивых лягушек, половина из которых, подобно настоящим стеклянным лягушками, были полупрозрачными, а половина – непрозрачными. Их на 72 часа разместили на участке эквадорских джунглей, а затем подсчитали количество унесенных или поврежденных хищниками образцов. Анализ показал, что полупрозрачных лягушек находят и съедают почти в четыре раза реже.
Из полученных данных авторы делают вывод, что частичная прозрачность действительно может скрывать стеклянных лягушек от глаз хищников. В основе их камуфляжа лежит эффект, который ученые назвали краевой диффузией. Благодаря полупрозрачности тела яркость лягушки без каких-либо усилий подстраивается под фон. А более прозрачные лапы создают градиент между телом амфибии и листом, на котором она сидит. Это сглаживает края и позволяет лягушке лучше слиться с субстратом. По словам авторов, это совершенно новый тип маскировочной окраски.
Недавно необычная форма защитной окраски была обнаружена у обыкновенных гадюк (Vipera berus). Как показало исследование, узор на их спине служит маскировкой от хищников, но в случае обнаружения работает как предупреждающий сигнал. А если змее приходится спасаться бегством, рисунок формирует оптическую иллюзию, которая сбивает преследователя с толку.
Сергей Коленов
На это указали следы их кормления на окаменевшем участке морского дна
Первые глубоководные виды рыб появились уже в раннем мелу. К такому выводу пришли палеонтологи, проанализировав следы на каменной плите с итальянской формации Паломбини. По словам исследователей, скорее всего эти отметины создали придонные рыбы, которые рылись в субстрате абиссальной равнины в поисках беспозвоночных. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, вероятно, рыбы начали колонизировать глубоководную зону после того, как ее продуктивность резко выросла на рубеже юры и мела. Даже в глубинах океана можно встретить позвоночных животных. Например, южные морские слоны (Mirounga leonina) во время охоты погружаются примерно до 2400 метров ниже уровня моря, а клюворылы (Ziphius cavirostris) — до 3000 метров ниже уровня моря. А рыбы постоянно живут на глубинах до 8200-8400 метров. Рекордсменами среди них считаются морские слизни из рода Pseudoliparis, одного из которых ученые встретили в Идзу-Бонинском желобе к юго-востоку от Японии на глубине 8336 метров. Древнейшие известные свидетельства существования глубоководных, то есть обитающих ниже 200 метров от поверхности океана, позвоночных относятся к позднему мелу. В отложениях этого времени обнаружены остатки рыб из отрядов Aulopiformes и Tselfatiiformes, которые могли жить в толще воды в нескольких сотнях и тысячах метров ниже поверхности моря. Глубоководные придонные рыбы появляются в палеонтологической летописи еще позднее — в палеогене. По мнению специалистов, скорее всего, позвоночные начали заселять морские глубины намного раньше, но, поскольку ископаемые глубоководных обитателей чрезвычайно редки, убедительных аргументов в пользу этой гипотезы до сих пор не было. Обнаружить их удалось команде палеонтологов под руководством Андреа Баукона (Andrea Baucon) из Университета Генуи. В центре внимания исследователей оказалась известняковая плита с позднемеловой палеонтологической формации Паломбини в Италии. Она представляет собой окаменевший участок морского дна, который располагался на абиссальной равнине в западной части океана Тетис, на глубине более трех километров. Анализ нанофоссилий показал, что возраст образца составляет 132,6-121,4 миллиона лет. На поверхности плиты хорошо заметны многочисленные следы, которые, судя по всему, оставили какие-то живые существа. Их можно разделить на несколько типов. Следы первого типа неглубокие и напоминают диски диаметром от 12 до 41 миллиметра. Авторы отнесли их к ихнороду (то есть роду вымерших животных, описанному по следам жизнедеятельности) Piscichnus. Согласно устоявшимся представлениям, Piscichnus представляют собой следы кормления придонных рыб, которые с помощью челюстей или выдуваемой или вдуваемой струи воды удаляли морской осадок, чтобы добраться до спрятавшихся в нем беспозвоночных (так же охотятся и некоторые современные рыбы). По мнению исследователей, округлые следы на плите с формации Паломбини имеют аналогичное происхождение. При этом охота древних рыб, похоже, была успешной, поскольку внутри следов первого типа плотность окаменевших нор, принадлежащих беспозвоночным, ниже, чем за их пределами. Второй тип следов представляет собой двойные параллельные борозды длиной от 21 до 171 миллиметров и шириной от 12 до 48 миллиметров. Согласно современным наблюдениям, такие отметины оставляют на морском дне рыбы, когда в поисках добычи скребут ил или песок увеличенными верхними зубами. Так ведут себя, например, химеры (Chimaeriformes) и спаровые (Sparidae). Борозды на плите, могли возникнуть точно так же, хотя и неясно, какие именно рыбы их оставили. Вероятно, на плите с формации Паломбини остались отметины от кормления по крайней мере двух видов рыб: представители одного из них удаляли субстрат с помощью челюстей или струй воды, а второго — скребли его зубами. Наконец, третий тип следов представлен единственной канавкой в форме синусоидальной волны. Средняя длина этой волны составила 156 миллиметров, а амплитуда — в среднем 18 миллиметров. Исследователи отнесли ее к ихнороду Undichna. Предполагается, что Undichna — это следы, прочерченные в субстрате плавниками рыбы, которая проплывала невысоко над дном. Канавка на плите из Паломбини одиночная, так что она могла быть оставлена хвостовым или анальным плавником. Результаты исследования подтверждают, что рыбы заселили абиссальную зону уже в раннем мелу, не менее 120 миллионов лет назад. Это значительно раньше предыдущих оценок. Тем не менее, Баукон и его коллеги подчеркивают, что позвоночным понадобилось целых 400 миллионов лет, чтобы заселить глубоководные экосистемы. Для сравнения, на сушу они вышли уже через 150 миллионов лет после появления. Согласно одной из гипотез, в действительности рыбы обитали в морских глубинах уже давно, однако полностью или почти полностью исчезли около 91,5 миллиона лет назад в результате сеномано-туронского океанического бескислородного события, которое вызвало вымирание многих групп морской фауны. Впоследствии позвоночным животным пришлось заново колонизировать эту часть моря. Однако выводы Баукона и его соавторов противоречат данной идее. Глубоководные рыбы с формации Паломбини жили до массового вымирания на рубеже сеномана и турона и при этом по крайней мере особенностями кормления напоминали современных. Таким образом, бескислородное событие не было стимулом, после которого рыбы начали активно расселяться в глубокие слои океана. По мнению авторов, более вероятно, что глубоководные экосистемы долгое время были слишком бедными, чтобы поддерживать фауну позвоночных. Однако на рубеже юры и мела в океанах произошел быстрый рост продуктивности, отчасти связанный с появлением покрытосеменных растений и более активным выносом органических веществ с суши. В результате биомасса живых организмов на глубинах ниже 200 метров сильно увеличилась, что позволило рыбам заселить эту зону и дать начало разнообразным видам. В частности, здесь стало больше донных беспозвоночных, следы кормления которыми остались на плите из Паломбини. В пользу этой идеи говорит тот факт, что большинство групп рыб, которые доминируют в современных глубоководных экосистемах, появились в мелу, причем некоторые — в самом его начале. Среди них, например, трескообразные (Gadiformes) и ошибнеобразные (Ophidiiformes), возникшие 100 и 115 миллионов лет назад соответственно. Впрочем, не исключено, что другие группы рыб, например, химеры, и до этого проникали в глубоководные экосистемы, когда условия там становились подходящими — но никаких следов этого в палеонтологической летописи не осталось. Следы кормления на морском дне оставляют не только рыбы, но и головоногие моллюски. Например, глубоководные осьминоги Cirroteuthis muelleri ради охоты погружаются на 500-2600 метров. Большую часть времени эти моллюски дрейфуют в толще воды, где относительно безопасно и не нужно тратить энергию на плавание. А чтобы поесть, они спускаются на морское дно и ловят рачков и червей, оставляя на субстрате восьмиугольные отметины.