Мухи почувствовали себя безопаснее в компании слепых сородичей и магнитов
Португальские ученые выяснили, что в группах дрозофилы слабее реагируют на опасность: чем больше группа, тем ниже бдительность насекомых. Сигналом опасности или безопасности для мух являются движения сородичей — если часть дрозофил в группе замирают, перестают двигаться и другие; если же сородичи остаются активными, насекомые слабее реагируют на опасность. При этом другие мухи могут быть слепыми (то есть не видеть опасность) или это вовсе могут быть не животные, а схожие по размеру магниты — в этих случаях дрозофилы все равно ориентируются на поведение группы. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Жить в группе безопаснее: при появлении хищников сородичи подадут сигнал опасности, да и защищаться можно координированно. В результате у животных, которые живут в группе, ниже уровень стресса и бдительности.
Внутри группы животные могут передавать сигналы опасности как активно (позывы птиц), так и пассивно. Последним способом пользуются, например, крысы — они замирают в ответ на опасность, и сородичи, увидев замершую крысу, тоже перестают двигаться. Однако в целом механизмы — поведенческие и физиологические — ощущения безопасности в группе и реакции на сигнал опасности от сородичей изучены плохо
Клара Феррейра (Clara Ferreira) и Марта Мойта (Marta Moita) из португальского Центра исследования неизвестного фонда Шампалимо изучили, как размер группы влияет на бдительность дрозофил и какие сигналы опасности используют эти насекомые. Мух помещали в небольшие прозрачные камеры поодиночке или в группах от двух до десяти особей. Чтобы напугать дрозофил, на экране над камерой показывали увеличивающийся черный диск — с точки зрения животных он похож на приближающийся крупный объект.
В ответ на опасность в замкнутом пространстве дрозофилы перестают двигаться (замирают). Так они реагировали и на круг, причем чем больше мух находилось в камере, тем реже они замирали: в группах по два-пять насекомые замирали с такой же частотой, но быстрее начинали двигаться, а в группах по шесть-десять реже начинали замирать. Ученые заключили, что дрозофилы передают друг другу сигнал безопасности — чем больше мух в группе, тем сильнее сигнал.
На роль такого сигнала предложили замирание сородичей — действительно, чем больше насекомых в группе замирало, тем выше была вероятность, что еще одна муха перестанет двигаться. И наоборот, чем больше насекомых начинало двигаться, тем быстрее мухи переставали замирать. Чтобы проверить гипотезу, поставили следующий эксперимент: дрозофилу помещали в компанию четырех черных магнитов, по форме и размерам напоминающих мух. Магниты либо вообще не двигались, либо переставали двигаться при появлении черного круга, а в контрольных попытках замирали, хотя круг не появлялся.
Только второе условие увеличило частоту замирания дрозофил — если магниты не двигались вообще или переставали двигаться в отсутствие опасности, мухи замирали так же, как и в одиночестве. А вот замирание магнитов при появлении увеличивающегося круга, похоже, служило сигналом опасности, и мухи замирали значительно чаще (p < 0,0001).
Затем ученые поместили мух в камеру с четырьмя настоящими, но ослепленными мухами — те не видели сигнал опасности и не замирали при его появлении. В компании со слепыми сородичами дрозофилы замирали меньше, чем с четырьмя нормально видящими мухами, — реже начинали замирать и быстрее возобновляли активность (везде p < 0,0001). Получается, движения сородичей помогают мухам решить, стоит ли замереть или, наоборот, начать двигаться.
Наконец, исследователи проверили роль нейронов зрительной системы в восприятии сигналов опасности. Для этого выключили нейроны LC11, которые необходимы для распознавания небольших движущихся объектов. После такой процедуры мухи не стали больше замирать поодиночке, зато в группах частота и длительность замираний увеличилась — дрозофилы не видели сородичей и дольше не двигались (p < 0,0001).
В заключение авторы работы отметили, что движения зачастую играют критическую роль во взаимодействии хищника и жертвы: оба могут обнаруживать присутствие другого по двигательной активности и на основе ее же продумывать стратегию нападения, защиты или отступления. Поэтому использовать движения (или их отсутствие) в качестве сигнала опасности (безопасности) особенно удобно, ведь, чтобы предупредить сородичей, не нужно совершать дополнительные действия и выдавать себя — сама реакция на опасность становится сигналом для других.
Постоянный страх опасен для популяций дрозофил, особенно маленьких: если мухи чувствуют присутствие хищника (например, по запаху), они откладывают меньше яиц, а их потомки становятся мельче.
Алиса Бахарева
Исследователи определили пол и индивидуальную принадлежность особей, оставивших следы
Американские зоологи нашли способ изучать белых медведей, не беспокоя их. Исследователи продемонстрировали, что из снега, собранного из следов этих хищников, можно извлечь достаточно генетического материала, чтобы определить пол и индивидуальную принадлежность особи, которая их оставила. Этот подход позволит исследовать перемещения и поведение белых медведей без лишнего стресса для них и без серьезных затрат. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Frontiers in Conservation Science. Изучение белых медведей (Ursus maritimus) — непростая задача, ведь они живут в труднодоступных частях Арктики и значительную часть жизни проводят на морском льду. Для сбора информации об этих хищниках зоологи, как правило, с вертолета стреляют дротиком со снотворным, после чего проводят с уснувшими животными все необходимые процедуры: измеряют их, взвешивают, собирают генетический материал и снабжают GPS-передатчиками для отслеживания перемещений. Однако эту стандартную практику в последнее время критикуют за то, что она подвергает медведей сильному стрессу и теоретически может быть опасной для их здоровья. Кроме того, из-за антропогенных изменений климата толщина морского льда в Арктике сокращается, так что найти подходящее место для посадки вертолета и работы целой команды ученых становится все труднее. Существует несколько альтернативных подходов к исследованию белых медведей, но ни один из них не идеален. Например, биопсия, которую проводят с вертолета, хотя и не предполагает усыпления животных, все равно вызывает у них беспокойство из-за шума. А сбор медвежьей шерсти для генетического анализа требует много усилий и далеко не всегда позволяет получить достаточно материала для исследований. Команда зоологов под руководством Эндрю фон Дюка (Andrew Von Duyke) из Департамента управления дикой природой в городе Уткиагвик на Аляске предложила метод изучения белых медведей, который не требует отлова этих животных, не представляет для них никакой угрозы и при этом позволяет собрать о них много ценной информации. Он основан на использовании экзогенной ДНК, которая содержится в окружающей среде, например, воздухе, воде и почве. В случае белых медведей это генетический материал из отмерших с поверхности лап клеток эпидермиса, которые зверь оставляет на снегу при ходьбе. Исследователи предположили, что, собрав образцы снега из медвежьих следов, можно выделить из них достаточно ДНК, чтобы по ней определить пол и индивидуальную принадлежность особи. Чтобы проверить эту идею, фон Дюк и его коллеги взяли образцы снега с тринадцати свежих следовых дорожек, оставленных белыми медведями на суше и ледовом припае у двух прибрежных деревень на севере Аляски (на каждой дорожке сбор проб осуществлялся с десяти отдельных отпечатков лап). При этом во время работ исследователи передвигались на снегоходах и не контактировали с медведями, благодаря чему удалось полностью исключить беспокойство этих хищников. Проанализировав собранный материал, авторы обнаружили митохондриальную ДНК белых медведей в образцах, собранных на одиннадцати дорожках из тринадцати. При этом в пробах с шести дорожек содержалось достаточно ядерной ДНК, чтобы провести генотипирование и определить индивидуальную принадлежность и пол особей. В результате выяснилось, что шесть следовых дорожек принадлежали одной самке и пяти разным самцам. При этом в контрольных пробах, которые были собраны за пределами отпечатков лап, медвежьего генетического материала не оказалось. Результаты исследования демонстрируют, что генетический анализ снега из следов белых медведей позволяет почти в половине случаев установить индивидуальную принадлежность и пол особи, которая их оставила. Это сравнимо с результатами, которые зоологи получают при анализе шерсти и фекалий этих хищников. Таким образом, анализ экзогенной ДНК из следов белых медведей на снегу может стать эффективным методом, с помощью которого будут исследовать перемещения и поведение представителей данного вида. Этот подход позволяет собрать много материала (поскольку медвежьи следы встречаются в Арктике часто), дешев и не опасен для животных. Из-за антропогенных изменений климата морской лед в Арктике тает все раньше и устанавливается все позже. В результате период, в течение которого белые медведи не могут охотиться и вынуждены голодать, теперь длится намного дольше, чем несколько десятилетий назад. В будущем ситуация только ухудшится. По оценкам зоологов, из-за нехватки морского льда к 2100 году большинство популяций белых медведей вымрут или окажутся на грани вымирания.