Головастики жаб-ага из инвазивной австралийской популяции в два с половиной раза чаще едят более мелких головастиков своего же вида, чем их сородичи из Южной Америки. Кроме того, они не просто нападают на представителей собственного вида при удачной возможности, а целенаправленно охотятся на них. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, такое поведение связано с высокой плотностью инвазивной популяции, которая привела к сильной конкуренции за ресурсы. При этом в ответ на каннибализм икринки и головастики австралийских жаб стали развиваться быстрее.
Жаб-ага (Rhinella marina) завезли в Австралию в середине 1930 годов для борьбы с вредителями сахарного тростника. Однако ядовитые амфибии сами вскоре превратились в серьезную проблему. Они широко распространились по северной и восточной части континента и вместо вредителей, на которых должны были охотиться, стали поедать местную фауну. Более того, от нашествия жаб серьезно пострадали австралийские хищники, которые не понимают, что эти амфибии ядовиты, пытаются их съесть и погибают. В результате популяции некоторых видов варанов, змей и сумчатых куниц серьезно сократились.
Одним из главных факторов, ограничивающих успех размножения жаб-ага в Австралии, является соперничество с представителями собственного вида на ранних этапах жизни. Дело в том, что эти жабы мечут икру во временные пруды — и здесь же развиваются их головастики, которые питаются в основном водорослями и детритом. Ресурсы в таких водоемах ограничены, а конкуренция за них очень высока, поэтому головастики нередко поедают икру сородичей и только что вылупившихся головастиков, которые первое время остаются малоподвижными и не питаются. В некоторых случаях прожорливые головастики снижают выживаемость конспецифичных кладок на 99 процентов.
Герпетолог Джайна Девор (Jayna L. DeVore) из Сиднейского университета и ее коллеги предположили, что у себя на родине, в Центральной и Южной Америке, головастики жаб-ага относятся к сородичам более миролюбиво, а склонность к каннибализму возникла или усилилась уже после переселению в Австралию в качестве реакции на высокую плотность популяции (здесь она примерно в десять раз выше, чем в естественном ареале). Чтобы проверить данную гипотезу, исследователи поймали несколько взрослых жаб во Французской Гвиане, откуда эти амфибии попали сначала на Гавайи, а потом в Австралию. Кроме того, несколько особей были пойманы в Австралии.
Пойманных жаб разводили в неволе, а полученных головастиков использовали в экспериментах, чтобы оценить их склонность поедать представителей собственного вида. Исследователи помещали в емкость с водой десять только что вылупившихся головастиков, а затем подсаживали к ним более крупного сородича со средней массой 80,6 грамма. Спустя 24 часа ученые подсчитывали количество убитых и выживших головастиков. В общей сложности был проведен 141 тест с потомством гвианских жаб и 373 теста — с потомством австралийских. В ходе них Девор с соавторами выяснили, что юных сородичей поедают как гвианские, так и австралийские головастики, однако последние делают это в 2,55 раза чаще.
Головастики жаб-ага не способны убивать головастиков собственного вида старше 25 стадии развития по Госнеру, поэтому они поедают сородичей, лишь когда те находятся на стадии икринок или на малоподвижной непитающейся стадии после вылупления. Неудивительно, что, головастиков из австралийской популяции привлекают химические соединения, выделяемые только что вышедшими из икринок сородичами. Девор и ее коллеги предположили, что головастиков из Французской Гвианы, которые менее склонны к каннибализму, такие вещества должны интересовать меньше.
Для проверки этой идеи исследователи сажали в емкости с водорослями по 50 крупных головастиков, а затем помещали туда же по две ловушки: в одной из них находилось 300 только что вылупившихся головастиков, недоступных для старших сородичей, а вторая была пустой. После этого ученые подсчитывали количество особей, попавшихся в каждую из ловушек. После 69 тестов авторы установили, что гвианские головастики с равной вероятностью попадают в ловушку с сородичами и в пустую ловушку. Однако австралийские оказываются в ловушке с сородичами в 29,5 раза чаще, чем в контрольной. Таким образом, в естественном ареале головастики жаб-ага поедают представителей собственного вида изредка и лишь при удачной возможности, а в Австралии целенаправленно на них охотятся. Более того, учуяв только что вылупившихся головастиков, они прекращают кормление водорослями и отправляются поедать сородичей.
На следующем этапе Девор с соавторами оценили реакцию молодых головастиков на присутствие хищных сородичей. Исследователи помещали икринки, отложенные жабами из гвианской и австралийской популяций, в контрольные емкости и емкости, где находилось по два головастика-каннибала (последние были заключены в клетки и не могли съесть икру и молодых сородичей). Проанализировав скорость развития икры и головастиков, ученые выяснили, что в присутствии более крупных представителей собственного вида потомство австралийских жаб быстрее достигает 25 стадии по Госнеру (p <0,0001), сокращая период, когда оно уязвимо для сородичей-каннибалов. Гвианские жабы намного менее пластичны: представители большинства кладок не ускоряют развитие в ответ на риск стать жертвами более крупных головастиков. Судя по всему, угроза каннибализма в пределах естественного ареала жаб-ага недостаточно велика, чтобы перевесить затраты на поддержание высокой пластичности.
Дополнительный тест подтвердил, что способность регулировать скорость развития дорого обходится жабам. Ученые вырастили 1190 головастиков из кладок, включенных в предыдущий эксперимент, и отследили, как быстро они развиваются и насколько хорошо растут. Оказалось, что чем сильнее развитие головастиков ускоряется в присутствии сородичей-каннибалов, тем хуже они растут впоследствии. Эта закономерность верна и для гвианской, и для австралийской популяции. Кроме того, в контрольных условиях головастики из более пластичных кладок развиваются медленнее обычных сородичей (p= 0,045).
Исследователи предположили, что, учитывая высокие затраты на пластичность, австралийским жабам-ага выгоднее сокращать период, в течение которого икринки и головастики уязвимы для сородичей-каннибалов, за счет эволюционных изменений. Эксперименты подтвердили эту идею. Оказалось, что среди кладок, для которых характерна низкая пластичность, гвианские достигают стадии головастика за пять дней, а австралийские — за три дня. При этом, в отличие от ускоренного развития в ответ на присутствие сородичей-каннибалов, эта особенность не приводит к замедлению роста на следующих этапах жизни. Девор и ее соавторы полагают, что высокая пластичность, характерная для большинства австралийский головастиков, — временное явление. Уже сейчас данная популяция переживает сильный отбор на сокращение сроков развития икры, так что этот признак с высокой вероятностью закрепится среди местных жаб — особенно в центральной части ареала, где каннибализм особенно распространен.
Австралийские животные также меняют поведение в ответ на присутствие инвазивных жаб. Например, некоторые северные сумчатые куницы (Dasyurus hallucatus) перестали воспринимать ядовитых амфибий как добычу. Зоологи выяснили, что эта особенность передается по наследству, а не путем обучения потомства.
Сергей Коленов