Сверхчерные глубоководные рыбы уловили 99,96 процента падающего света
Кожа 16 видов глубоководных рыб, обитающих в Мексиканском заливе и заливе Монтерей, оказалась сверхчерной. Эксперименты показали, что она отражает менее 0,5 процента падающего на нее света с длиной волны 480 нанометров. У одного из видов отражательная способность оказалась рекордной низкой — всего 0,044 процента. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, кожа рыб улавливает большую часть падающего света за счет плотной упаковки меланосом — внутриклеточных структур, которые содержат пигмент меланин. Открытие может лечь в основу нового класса сверхчерных материалов.
Солнечный свет почти не проникает на глубину более 200 метров ниже поверхности моря. Тем не менее, некоторые из живущих на такой глубине хищников имеют острое зрение и способны заметить жертву даже при очень низком уровне освещенности. Чтобы защититься от них, другим видам глубоководных животных приходится полагаться на камуфляж.
Команда исследователей во главе с Александром Дейвисом (Alexander L. Davis) из Университета Дьюка решила выяснить, как устроена маскировка у глубоководных рыб, окрашенных в черный цвет. Они изучили строение кожи 18 видов рыб из семи отрядов, которых выловили тралом в ходе исследовательских экспедиций в Мексиканском заливе и заливе Монтерей. Чтобы сохранить пойманным экземплярам жизнь, их поместили в охлажденную морскую воду, после чего измерили отражательную способность их кожи при длине световой волны 480 нанометров. Это соответствует длине света, который проникает в глубокие слои воды или испускается обитающими там биолюминесцентными организмами.
Кожа 16 видов рыб отразила менее 0,5 процента света, что позволяет отнести ее к сверхчерным материалам. Еще два вида рыб отразили менее 0,6 процента света. У удильщиков из рода Oneirodes отражательная способность оказалась рекордно низкой и составила 0,044 процента при длине световой волны 480 нанометров. При тестировании светом длиной от 350 до 700 нанометров кожа удильщиков в среднем отражала 0,051 процента падающего света. Это соответствует показателям, характерным для сверхчерного оперения некоторых видов райских птиц (Paradisaeidae) (0,05-0,31 процента). Для сравнения, черная бумага отражает около десяти процентов света, а сверхчерные материалы из углеродных нанотрубок — 0,045 процента.
Изученные рыбы имеют средние размеры, так что они могли развить сверхчерную маскировку не только для защиты от хищников, но и для охоты. Например, удильщики Oneirodes sp. и иглороты Eustomias spp. и Astronesthes micropogon привлекают жертв биолюминесцентной приманкой. Сверхчерная кожа позволяет им самим оставаться невидимыми. У большинства видов сверхчерная кожа покрывает большую часть тела, однако у некоторых располагается только на отдельных участках. Например, у циклотоны Cyclothone acclinidens она маскирует кишечник — вероятно, это приспособление, позволяющее питаться светящимися организмами и не выдавать себя, пока они перевариваются.
Чтобы понять, как глубоководным рыбам удается достичь столь низкой отражательной способности, авторы изучили кожу девяти сверхчерных видов из шести отрядов под электронным и световым микроскопом. Полученные данные сравнили с информацией о шести видах, окрашенных в черный цвет.
Оказалось, что пигментные клетки сверхчерных рыб образуют непрерывный слой, лежащий близко к поверхности кожи. Меланосомы (органеллы, содержащие меланин) внутри этих клеток было очень плотно упакованы. Такая структура позволяла им улавливать большинство попадающих на них фотонов или перенаправлять их к другим меланосомам. Интересно, что эту адаптацию независимо друг от друга приобрели глубоководные рыбы из нескольких отрядов.
Природные структуры, например, крылья бабочек и перья райских птиц, уже вдохновили ученых на создание сверхчерных материалов, которые используются в оптике. К сожалению, они очень дорогие и хрупкие. Возможно, относительно простая структура кожи сверхчерных рыб ляжет в основу более совершенных решений.
В прошлом году ученым удалось собрать геном морского слизня Pseudoliparis swirei — самой глубоководной рыбы в мире, обитающей на глубине более восьми километров. Это позволило больше узнать об адаптациях к жизни на огромной глубине и при высоком давлении. В частности, у морских слизней закрепились мутации, которые уменьшили минерализацию костей и ухудшили зрение. Одновременно с этим увеличилось количество и усилилась экспрессия генов, регулирующих работу клеточных мембран.
Сергей Коленов
Рост численности медведей и волков в Йеллоустоне изменил привычки этих хищниц
Несколько десятилетий назад пумы из Йеллоустонского национального парка часто охотились на оленей и других травоядных на открытой местности — однако теперь предпочитают искать добычу в лесах и среди скал. По мнению зоологов, это связано с тем, что в парке благодаря охране выросла численность бурых медведей, барибалов и волков, которые иногда отнимают у этих кошек еду. Чтобы избежать конкуренции с этими хищниками, пумам пришлось перейти к засадной охоте на пересеченной местности. Результаты исследования представлены на конференции Экологического общества Америки в Портленде, вкратце они них рассказывает New Scientist. Йеллоустонский национальный парк в США лишился большинства крупных хищников в 1920-1930 годах. К этому времени люди полностью истребили здесь волков (Canis lupus) и пум (Puma concolor) и сильно сократили местные популяции бурых медведей (Ursus arctos) и барибалов (Ursus americanus). Однако в конце прошлого века хищные млекопитающие стали возвращаться в Йеллоустон. Пумам удалось повторно заселить парк своими силами, а волков реинтродуцировали сюда люди около тридцати лет назад. Численность обоих видов медведей в парке также выросла благодаря охране. Восстановление популяций хищников в Йеллоустоне преобразило местные экосистемы. Например, после возвращения волков численность чрезмерно расплодившихся в парке оленей вапити (Cervus canadensis) сократилась — а еще они стали вести себя осторожнее. В результате у местных ив (Salix spp.), которые прежде нещадно объедались этими травоядными, появилась возможность вырастать более высокими. Однако йеллоустонские волки, пумы и медведи оказывают влияние не только на свою добычу, но и друг на друга. Команда зоологов под руководством Джека Рэйба (Jack Rabe) из Университета Миннесоты решила больше узнать о взаимоотношениях крупных хищников Йеллоустона. Исследователи сосредоточили внимание на пумах. Эти дикие кошки — искусные охотники, но иногда их добычу отбирают медведи и волки. Чтобы понять, как пумы справляются с этой проблемой, авторы отследили перемещения 13 представителей вида в северной части Йеллоустона с помощью GPS-передатчиков. За 2016-2022 годы Рэйб и его коллеги зафиксировали 47 случаев успешной охоты йеллоустонских пум, в основном на оленей. В 30 процентах случаев исследователи обнаружили признаки того, что места, где эти хищницы убили жертву, посещали бурые медведи или барибалы. Вероятно, по крайней мере иногда медведи отбирали у пум их добычу. Волки приходили к местам, где пумы убивали жертв, лишь в восьми процентах случаев. Таким образом, медведи, судя по всему, хорошо приспособлены к поиску добычи пум, а волки справляются с этим хуже — либо просто менее многочисленны на территории парка. Затем исследователи сравнили полученные данные о перемещениях пум в Йеллоустоне с аналогичными сведениями двадцатилетней давности. Оказалось, что два десятилетия назад эти хищницы регулярно охотились в равнинных частях парка, однако теперь добывают большинство жертв на пересеченной местности, например, в лесах и горах. Рэйб с соавторами предполагают, что это реакция на рост численности бурых медведей, барибалов и, в меньшей степени, волков. Двадцать лет назад у йеллоустонских пум было мало конкурентов, поэтому они могли спокойно охотиться на оленей и других травоядных на открытой местности. Однако теперь в парке стало больше медведей и волков, которые периодически отнимают у этих кошек добычу. В результате пумам пришлось перейти к засадной охоте среди деревьев и скал, с которой они справляются лучше других хищников. Так они избегают конкуренции и снижают риск, что кто-то заметит их добычу и позарится на нее. По словам авторов исследования, охота на пересеченной местности более характерна для пум. Таким образом, изменившееся поведение этих кошек можно считать очередным свидетельством того, что экосистемы Йеллоустона постепенно возвращаются к естественному состоянию. Пумы опасаются не только медведей. Несколько лет назад зоологи выяснили, что эти кошки боятся человеческих голосов — причем настолько сильно, что, услышав их, даже бросают недоеденную добычу и убегают.