Губки вычихнули забивающие их поры неорганические частицы
Зоологи разобрались, как губки избавляются от неорганического мусора, который забивает их фильтрационный аппарат. Оказалось, что эти существа выводят частицы осадка из пор-остий на поверхность тела со слизью, а затем сбрасывают с себя за счет сокращений тела — исследователям этот процесс напомнил чихание. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, слизь, облепляющая выброшенные губкой частицы, может служить ценным источником питания для других морских обитателей.
Взрослые губки питаются, прокачивая через себя огромные объемы воды и отфильтровывая из нее планктон, микроорганизмы и взвешенные органические вещества. Вода поступает внутрь губки через многочисленные отверстия-остии на поверхности ее тела, проходит по сложной системе каналов и камер, выстланных специализированными клетками-хоаноцитами, которые снабжены жгутиками, а затем выходит наружу через одно или несколько крупных отверстий-оскулюмов.
Периодически фильтрационная система губок засоряется неорганическими частицами. Согласно отдельным сообщениям, губки выводят твердые частицы из остий со слизью, а затем избавляются от них за счет медленных сокращений тела. При этом собственные отходы они обычно удаляют через оскулюмы. Впрочем, ученым редко удавалось собственными глазами увидеть, как губки избавляются от мусора, забивающего их поры.
Разобраться в данном вопросе решила команда зоологов под руководством Никласа Корндера (Niklas A. Kornder) из Амстердамского университета. Для этого исследователи сняли на видео несколько содержащихся в неволе морских губок Aplysina archeri, которые были собраны на рифе у карибского острова Кюрасао. Покадровый анализ полученных записей подтвердил, что эти существа выводят неорганические частицы из остий со слизью. Затем слизь из отдельных пор сливается в полупрозрачные потоки, которые постоянно движутся по поверхности тела губок (авторы назвали их «магистралями слизи»). В конце концов мусор скапливается в местах соединения нескольких потоков на приподнятых участках поверхности.
Раз в три-восемь часов по телу губки проходит несколько волн сокращений и последующих релаксаций продолжительностью от двадцати до пятидесяти минут. Их средняя скорость составляет 41 миллиметр в секунду. Когда волна затрагивает определенный участок поверхности, остии на нем временно закрываются, а скопления мусора сбрасываются в толщу воды. Этот процесс можно сравнить с чиханием животных и человека, в основе которого также лежит транспортировка инородных частиц с помощью слизи и их выбрасывание из организма (правда, губки чихают очень медленно, поскольку у них нет мышц и нейронов). После расслабления тела агрегация твердых частиц на поверхности губки начинается заново.
Видеозапись, сделанная на рифе у острова Кюрасао, подтвердила, что в дикой природе губки A. archeri избавляются от мусора аналогичным образом. Кроме того, изучив видео губки из рода Chelonaplysilla с Большого Барьерного рифа, авторы установили, что она также очищает поверхность тела за счет волн сокращений и релаксаций. Правда, у нее эти циклы короче, а «магистрали слизи» менее выражены.
Корндер и его соавторы предполагают, что за счет системы очистки губки избегают засорения фильтрационного аппарата в мутной воде. Кроме того, благодаря ей осадок не скапливается на дне атриума. Возможно, способность очищаться с помощью чихания является общим свойством всех губок. На это указывает тот факт, что на поверхности тел этих организмов часто находили скопления твердых частиц, которые напоминают те, что губки A. archeri выбрасывают из пор. Прежде их считали мусором, которые оседает на телах губок из толщи воды.
Каким образом губки выводят твердые частицы из пор против потока воды и обеспечивают движение «магистралей слизи», пока остается неясным. В теории они могли бы использовать для этого оснащенные ресничками клетки, однако те слишком редко расположены в стенках выводных каналов, чтобы поддерживать транспорт слизи твердых частиц. Авторы признают, что для ответа на этот вопрос требуются дополнительные гистологические исследования. Кроме того, пока неясно, сколько энергии тратят губки на производство и движения слизи.
В ходе дополнительного анализа Корднер и его коллеги проанализировали количество и состав частиц, выбрасываемых A. archeri в неволе. Оказалось, что за сутки эти существа в среднем избавляются от 191 миллиграммов отходов (в пересчете на сухую массу). В выброшенном ими веществе повышена доля углерода и азота, вероятно, за счет слизи. При этом 81 процент от массы этого вещества составляют неорганические частицы.
Полученные данные следует учитывать при оценке скорости производства детрита губками. Прежде считалось, что эти существа концентрируют в своих организмах органические молекулы, а затем выбрасывают их в виде более крупных частиц через оскулюмы. Однако в действительности значительная доля органического вещества, выбрасываемого губками, может представлять собой произведенную ими слизь, с помощью которой они очищаются от неорганического мусора. Авторы заметили, что облепленные слизью неорганические частицы привлекают мелких ракообразных, которые живут на поверхности губок. Вероятно, они употребляют эту слизь в пищу. Кроме того, ей могут кормиться и другие морские обитатели, например, рыбы. Таким образом, чихающие губки снабжают других животных необычным источником пищи.
Глубоководная губка корзинка Венеры (Euplectella aspergillum) извлекает пищу и кислород из набегающего на нее потока воды. Недавно итальянские физики предположили, что у этого вида всю работу по преобразованию потока на себя берут не жгутиковые клетки, а скелеты. Однако с этой идеей не согласились канадские зоологи с этой идеей. Подробнее об этой дискуссии вы можете узнать из нашего материала «В потоке».
Сергей Коленов
До этого зоологам был известен единственный экземпляр, добытый в 2015 году
Зоологи впервые сфотографировали в естественной среде обитания одного из самых редких грызунов в мире — вангунскую чешуехвостую крысу, эндемика острова Вангуну в архипелаге Соломоновы острова. До недавнего времени этот гигантский грызун был известен по единственному экземпляру, добытому в 2015 году. Однако с помощью фотоловушек исследователям удалось получить 95 изображений четырех представителей этого вида в дикой природе. К сожалению, в 2022 году правительство Соломоновых островов выдало разрешение на вырубку последнего участка тропического леса, где живут чешуехвостые крысы — а значит, этот вид может окончательно исчезнуть уже в ближайшие годы. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Ecology and Evolution. Некоторые виды грызунов из семейства мышиных (Muridae) процветают в современном мире. В качестве примера можно привести домовых мышей (Mus musculus) и серых (Rattus norvegicus) и черных крыс (R. rattus), которые давно поселились рядом с людьми и благодаря их помощи смогли распространиться по всей планете, включая многие океанические острова. Однако есть в семействе мышиных и виды, которые, наоборот, оказались под угрозой исчезновения из-за последствий человеческой деятельности. Часть из них уже вымерли. Так, крыс Rattus macleari и R. nativitatis с острова Рождества погубили завезенные на их родину болезни, а рифовую мозаичнохвостую крысу (Melomys rubicola) — рост уровня моря в результате антропогенных изменений климата. Команда зоологов под руководством Тайрона Лавери (Tyrone H. Lavery) из Мельбурнского университета решила больше узнать о судьбе еще одного редкого вида из семейства мышиных — вангунской чешуехвостой крысы (Uromys vika). Этот гигантский грызун с рыжеватой шерстью, который достигает 46 сантиметров в длину и весит от полукилограмма до килограмма, живет в тропических лесах на острове Вангуну в архипелаге Соломоновы острова. Питается он твердыми плодами канариума (Canarium), кокосовыми орехами и, возможно, фруктами. Жители Вангуну хорошо знакомы с местной чешуехвостой крысой (они называют ее «вика»), однако все попытки зоологов отыскать это животное до недавнего времени заканчивались неудачей. Лишь в 2015 году в руки Лавери и его коллегам, потратившим на поиски неуловимого зверя около пяти лет, попал первый и до недавнего времени единственный известный экземпляр U. vika. Грызуна поймали лесозаготовщики — вероятно, он прятался в кроне или дупле срубленного дерева. В момент поимки зверек был жив, но вскоре погиб из-за травм, вызванных падением. Исследователи изучили его останки, пришли к выводу, что это действительно представитель нового вида, и в 2017 году дали ему научное описание. По оценкам зоологов, вангунская чешуехвостая крыса живет только в первичных джунглях острова Вангуну ниже 250 метров над уровнем моря. Однако эта среда обитания быстро исчезает в результате коммерческих лесозаготовок. Даже участок леса, откуда происходит единственный экземпляр U. vika, уже был вырублен. Последним местом на Вангуну, где мог бы выжить гигантский грызун, судя по всему, является массив девственного леса площадью 36 квадратных километров, который находится под управлением общины Заира и разделен на три секции, принадлежащие племенам докосо, тавоамаи и сукили соответственно. Местные жители уверены, что вангунская чешуехвостая крыса до сих пор обитает на этой территории. Однако ученым этот вид здесь прежде не встречался. С сентября 2020 года по август 2021 года Лавери и его коллеги установили в лесу Заира девять фотоловушек. Места для устройств помогли подобрать местные жители. Они сообщили, что шансы запечатлеть редкую крысу наиболее высоки на крупных, покрытых мхом и другими эпифитами деревьях и около канариумов Canarium salomonense, плоды которых предпочитает поедать этот грызун (а также в местах, где остались скорлупки этих плодов со следами резцов). В результате восемь камер разместили на деревьях на высоте 10-20 метров, а еще одну — на земле. Около каждого устройства авторы оставили приманку — маленькую ароматическую лампу с хлопковым фитилем, наполненную кунжутным маслом. За несколько месяцев двум фотоловушкам из восьми удалось сделать в общей сложности 95 снимков вангунской чешуехвостой крысы. По мнению исследователей, в объектив камер попали по меньшей мере четыре разные особи: один самец и три самки (при этом три особи были отмечены на землях докосо, а одна — на землях сукили). Гигантские грызуны держались на деревьях из родов Calophyllum и Dillenia и в основном были активны в полночь. Помимо чешуехвостых крыс, фотоловушки запечатлели кускусов Phalanger breviceps, инвазивных черных крыс, варанов и несколько видов птиц. Результаты исследования свидетельствуют, что в джунглях под управлением общины Заира до сих пор существует популяция вангунских чешуехвостых крыс. Однако даже здесь эти грызуны не могут почувствовать себя в безопасности. Несмотря на то, что община Заира вот уже 16 лет пытается защитить свой лес от вырубки и придать ему статус охраняемой территории, в ноябре 2022 года правительство Соломоновых островов выдало разрешение на коммерческие лесозаготовки на землях докосо, где были отмечены три из четырех особей U. vika. Представители племени подали апелляцию на это решение. Но если они проиграют, вангунских чешуехвостых крыс, вероятнее всего, ждет неминуемое вымирание. Несколько лет назад зоологи пришли к выводу, что что иракская земляная крыса Nesokia bunnii, которую с 1977 года не видели живой в дикой природе, скорее всего, еще существует. Грызун обитал в болотистой местности между Тигром и Евфратом, которую с 1991 года активно осушали по приказу Саддама Хусейна, в результате чего площадь пригодных для жизни земляной крысы мест сократилась едва ли не в 10 раз. Однако с 2003 года болота вновь увеличиваются в размерах, и анализ местности, а также фотографии особи, которая предположительно относится к виду N. bunnii, говорят о том, что численность и распространенность земляных крыс может быть выше предполагаемой.
