Периодические многоножки оказались обладателями жизненного цикла длиной в восемь лет
Исследователи выяснили, что для японских многоножек Parafontaria laminata armigera характерны жизненные циклы продолжительностью восемь лет. Подобно знаменитым периодическим цикадам, личинки этих членистоногих проводят большую часть жизни под землей, а достигнув семилетнего возраста, в осенние месяцы выбираются на поверхность для спаривания. Следующим летом они откладывают яйца и погибают. Порой на поверхности одновременно оказывается так много многоножек, что они останавливают движение поездов. Как отмечается в статье для журнала Royal Society Open Science, сообщения о вспышках численности многоножек отмечаются с 1920 годов, однако установить полную картину этого явления удалось только сейчас.
У некоторых растений и животных продолжительность жизненных циклов составляет более пяти-шести лет, причем каждый цикл занимает строго фиксированное количество времени. Например, многие виды бамбука и отдельные представители рода Strobilanthes массово цветут с периодичностью раз в несколько лет. Среди животных такие жизненные циклы характерны только для периодических цикад (Magicicada), которые проводят в виде подземной личинки 13 или 17 лет, а затем одновременно выходят на поверхность.
Ученым известно относительно немного примеров живых организмов с долгими и строго периодическими жизненными циклами. Тем не менее, возможно, эта особенность распространена в природе шире, чем предполагалось ранее. На это указывают, в частности, данные о массовом появлении представителей определенного вида в той или иной местности. Например, в Японии начиная с 1920 годов отмечают вспышки численности двупарноногих многоножек из рода Parafontaria, которые раз в несколько лет в осенние месяцы выползают на железные дороги. В 1920-1984 годах этих членистоногих порой было так много, что они мешали движению поездов.
Как показали предыдущие исследования, за данные вспышки ответственны мелкие, около трех сантиметров в длину, многоножки P. laminata armigera. Специалисты выяснили, что этот подвид линяет каждое лето и достигает зрелости в возрасте восьми лет. Была высказана гипотеза, что для P. laminata armigera характерен восьмилетний жизненный цикл, однако твердых доказательств у нее не было. Разыскать их решили исследователи во главе с Дзином Ёсимурой (Jin Yoshimura) из Университета Сидзуоки.
Ученые проанализировали данные о численности многоножек, которые Кейко Ниидзима (Keiko Niijima), одна из авторов работы, собирала с 1972 по 2016 годы на двух участках в Центральной Японии. Эту информацию дополнили сообщениями о вспышках численности этих членистоногих, полученными от добровольцев, включая лесников и школьных учителей. Кроме того, авторы изучили отчеты о препятствиях движению поездов по вине многоножек на железнодорожных линиях Коуми и Тюо в 1936, 1938, 1976 и 1984 годах и газетные сообщения о подобных происшествиях в предыдущие годы.
Ёсимуре и его коллегам выяснили, что первые связанные с многоножками проблемы на железных дорогах Японии были отмечены в 1920 и 1936 годах. В дальнейшем такие случаи имели место с периодичностью один раз в восемь или шестнадцать лет вплоть до 1984 года (после этого вспышки численности отмечались каждые восемь лет вплоть до 2016 года, но движению поездов они уже не мешали). Во время вспышек численности в 1976 и 1984 годах многочисленные многоножки отмечались и в железнодорожной колее, и в окрестных лесах. Например, с августа 1984 года по июль 1985 года обилие многоножек в лесах у линии Коуми составило 168–454 особей на квадратный метр.
Чтобы уточнить особенности жизненного цикла P. laminata armigera, исследователи отловили личинок этого подвида в природе и поместили их в лабораторные условия. Многолетние наблюдения в неволе и в природе показали, что эти многоножки выходят из яиц в начале августа, после чего спускаются в почву на глубину от пяти до двадцати сантиметров и проводят здесь следующие семь лет, ежегодно линяя в течение лета. Перелиняв в последний раз и достигнув половой зрелости, многоножки в осенние месяцы массово выходят на поверхность для спаривания. К началу зимы они вновь прячутся под землей и впадают в спячку, а следующей весной продолжают спариваться, после чего в июле самки в два-три приема откладывают по 400-1000 яиц. Затем в течение месяца взрослые особи погибают.
Авторы выделили восемь популяций (выводков), у которых массовый выход наблюдается в разные годы (аналогичная картина характерна и для периодических цикад). Все они, кроме одной, населяют гористые районы Центральной Японии. Популяция, которую авторы обозначили как выводок I, достигла зрелости в 1971 году (а затем в 1979, 1987 и до наших дней), выводок II — в 1972 году и так далее вплоть до выводка VIII, массовый выход которого был отмечен в 1978 году. За редким исключением все известные проблемы с движением поездов вызваны многоножками из выводка VI (их массовый выход наблюдался в 1976, 1984, 1992, 2000, 2008 и 2016 годах).
Предполагается, что периодические цикады выработали свои необычные жизненные циклы в ходе эволюционной гонки с хищниками (например, чтобы избегать их). Однако для многоножек P. laminata armigera это объяснение не подходит, поскольку они ядовиты. Авторы полагают, что растянутый жизненный цикл этих членистоногих может быть связан с тем, что они не могут перелинять и отложить яйца летом, если в течение предыдущей зимы не переживут воздействие низких температур. В результате, если у большинства многоножек личинки линяют несколько раз в год, то у представителей данного подвида это происходит лишь один раз в год, что замедляет их развитие.
Хотя P. laminata armigera — первая известная многоножка с периодическим жизненным циклом большой продолжительности, она может оказаться не последней. Существуют сообщения о вспышках численности и у других видов этих членистоногих, например, североамериканских Pleuroloma flavipes. Они также могут быть хорошими кандидатами в виды с периодическими жизненными циклами.
Многоножки были одними из первых обитателей суши. Согласно недавней оценке ископаемых, обнаруженных в силурских и девонских отложениях Великобритании, эти членистоногие появились уже 425 миллионов лет назад. Сначала они ютились в зарослях примитивных растений по берегам озер, однако спустя всего 40 миллионов лет на Земле возникли настоящие леса с богатой фауной.
Сергей Коленов
Такие ловчие сети до сих пор не были известны ни у одного вида
Центральноамериканские пауки Gelanor siquirres охотятся на других пауков с помощью необычных ловчих сетей. Эти хищники прикрепляют к растениям или земле несколько неклейких паутинных нитей. Пауки других видов пытаются использовать эти нити в качестве каркаса для строительства собственных ловчих сетей и привлекают внимание G. siquirres, которые быстро спускаются из убежища на нижней стороне листа и съедают их. Как отмечается в статье для журнала Animal Behaviour, подобный способ охоты ранее не был известен ни у одного вида пауков. Размер и форма ловушек, которые строят пауки, зависят от того, на какую добычу и в каких условиях они охотятся. Например, для рода Scoloderus характерны ловчие сети с сильно увеличенной верхней частью, которые идеально подходят для ловли ночных бабочек. Мадагаскарские представители рода Damastes создают из листьев и паутины западни для лягушек. А пауки Wendilgarda galapagensis с тихоокеанского острова Кокос плетут три разных вида ловчих сетей, предназначенных для охоты над водой, у поверхности земли и высоко над ней. Команда арахнологов под руководством Гилберта Баррантеса (Gilbert Barrantes) из Университета Коста-Рики описала неизвестную ранее конструкцию паучьих ловчих сетей. Осенью 2016 года исследователи в течение одного вечера встретили в заповеднике Тиримбина в Коста-Рике одного самца и пять самок пауков Gelanor siquirres из семейства Mimetidae. На тот момент вид был известен по единственной самке и практически не изучен. Все пять особей G. siquirres, которых нашли Баррантес и его коллеги, находились около своих ловчих сетей. Это позволило исследователям выяснить, как они охотятся. Оказалось, что эти пауки строят на нижней поверхности листьев в 1,6-2 метрах над землей убежище из нескольких паутинных нитей. От него отходят от одной до шести длинных неклейких паутинных нитей, которые крепятся к земле или растительности. Их длина достигает от 0,5 до 2 метров, а угол между ними и поверхностью земли составляет от 15 до 90 градусов. Авторы предполагают, что во время строительства сети пауки либо спускаются на землю и прикрепляют к ней паутинные нити, либо отпускают их концы в воздух, чтобы те зацепились за соседние растения. На трех паутинных нитях самца G. siquirres исследователи увидели три более тонкие горизонтальные нити. Они принадлежали паукам других видов, которые искали подходящее место для ловчей сети, выпуская паутинные нити в воздух и обследуя субстрат, к которому те прикрепились. Одна из таких нитей прямо на глазах у авторов прикрепилась к нити самца G. siquirres. После этого по ней прошел паук-кругопряд, видовую принадлежность которого определить не удалось. Когда кругопряд добрался до нити G. siquirres, тот быстро спустился и после недолгой погони поймал гостя и парализовал или убил его укусом. После этого G. siquirres вместе с добычей поднялся в убежище на нижней стороне листа. Баррантес с соавторами также заметили, как взрослая самка G. siquirres поднимается по собственной нейклейкой нити, удерживая в хелицерах паука другого вида. Чтобы удостовериться, что они наблюдали охоту G. siquirres, исследователи посадили на одну из нитей другой особи этого вида пойманного паука-кругопряда. Хозяин сети тут же спустился и почти добрался до подсаженного к нему паука — но в этот момент их обоих спугнул упавший лист. По словам авторов, в последующие годы они наблюдали аналогичное поведение G. siquirres еще трижды, каждый раз после наступления темноты. Исследователи предполагают, что построенные G. siquirres конструкции представляют собой ловушки для других пауков, которые ищут место для собственных ловчих сетей с помощью выпускаемой в воздух паутины. Потенциальные жертвы, после того как их нити прикрепляются к нитям G. siquirres, отправляются обследовать субстрат для строительства или укреплять свою паутину. В результате они задевают нить G. siquirres, привлекают его внимание и становятся его добычей. Ни у одного другого вида подобные охотничьи приспособления известны не были. Вероятно, необычные сети позволяют G. siquirres использовать обильный, но доступный лишь в течение нескольких часов в сутки пищевой ресурс — многочисленных пауков, которые в сумерках и после наступления темноты активно ищут место для охоты. Интересно, что другие представители семейства миметид тоже охотятся на пауков — но вместо того, чтобы приманивать их, как правило, забираются в чужие ловчие сети и убивают их хозяев. Есть среди центральноамериканских пауков и другие примеры необычного поведения. Так, Trechalea extensa в случае опасности ныряют под воду. Здесь они способны провести более получаса, получая кислород из тонкой пленки воздуха вокруг собственного тела. Именно так повел себя представитель этого вида при встрече с зоологами.