Моллюски-древоточцы избавились от конкурентов с помощью фекальных трубок

Зоологи выяснили, почему одни утонувшие в море деревья превращаются в труху всего за пару месяцев, а другие разлагаются несколько лет. Оказалось, что в первых живут моллюски-древоточцы из клады Xylophaga dorsalis, которые быстро заселяют и съедают древесину. Эти существа эффективно борются с конкурентами с помощью собственных фекалий. Сначала они привлекают личинок собственного вида фекальными трубками, торчащими над поверхностью древесины. В результате численность древоточцев из группы Xylophaga dorsalis в куске дерева растет, а их фекалии забивают ходы на поверхность. Из-за этого в древесине остается так мало кислорода, что большинство других организмов не могут в нем выжить. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Marine Biodiversity.

Многие глубоководные обитатели питаются останками растений и животных, которые опустились на дно с поверхности океана. Например, на утонувшем трупе кита в течение несколько десятилетий кормятся разнообразные живые существа, от акул и миксин до моллюсков, ракообразных и бактерий. Некоторые из них — узкие специалисты, которые живут только на китовых тушах. В качестве примера можно привести многощетинковых червей из рода Osedax, которые получают питательные вещества из костей китов и других позвоночных, растворяя содержащийся в них коллаген с помощью симбиотических бактерий.

Еще один ценный источник пищи на морском дне — вынесенные в море и ушедшие на дно деревья. Его используют, в частности, специализированные двустворчатые моллюски из семейства Xylophagaidae, в которое входит семь родов и более шестидесяти видов. Эти существа проделывают в утонувших деревьях ходы с помощью видоизмененных раковин размером с горошину и поедают древесину, переваривая целлюлозу благодаря симбиотическим бактериям.

Моллюски-древоточцы считаются экосистемными инженерами, поскольку создают местообитания для множества других организмов и переводят питательные вещества из древесины в доступную для них форму. В некоторых случаях островки биоразнообразия в утонувших и изъеденных ксилофагаидами деревьях существуют на протяжении нескольких лет. Однако нередко эти моллюски всего за пару месяцев оставляют от куска древесины лишь хрупкий остов, который можно сломать легким нажатием руки.

Джанет Войт (Janet R. Voight) из Филдовского музея естественной истории и ее коллеги предположили, что различия в скорости разложения утонувших стволов связаны с конкуренцией между разными видами ксилофагаид и другими потребителями древесины. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы сравнили результаты нескольких полевых экспериментов, проведенных в 1979-2017 годах. В ходе этих исследований специалисты помещали куски древесины, в основном хвойных пород, на глубину 200-3232 метров и отслеживали их судьбу в течение нескольких месяцев. Десять экспериментов были проведены на северо-востоке Тихого океана, по два — в Индийском океане и Средиземном море, а еще один — в норвежском фьорде.

Из пятнадцати кусков древесины, которые использовались в экспериментах, семь оказались изъедены настолько, что крошились в руках. Все они были заселены древоточцами из клады Xylophaga dorsalis. В семи из оставшихся восьми образцов обитали представители других групп ксилофагаид. При этом факторы окружающей среды слабо влияли на степень изъеденности древесины.

Таким образом, моллюски из клады X. dorsalis разрушают древесину намного активнее и быстрее, чем их родственники. Этот вывод согласуется с предыдущем исследованиям, которые показали, что моллюски из данной группы заселяют утонувшую древесину активнее и растут быстрее, чем другие ксилофагаиды.

На следующем этапе Войт с соавторами сосредоточились на особенностях моллюсков-древоточцев из клады X. dorsalis. Выводящий сифон у них короткий и открывается внутри проделанного в древесине хода. В результате фекалии моллюска оседают внутри этого хода и образуют слизистую трубку, которая выдается за пределы древесины. Ее также называют «фекальным дымоходом». Для сравнения, у других видов семейства длинный выводящий сифон выходит за пределы хода и позволяет выбрасывать фекалии в воду. Анализ показал, что фекальные трубки вида X. dorsalis и относящегося к той же кладе X. oregona в основном состоят из органического вещества, в первую очередь лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы. У первого из двух этих видов в них также повышена концентрация серы.

Авторы полагают, что моллюски из клады X. dorsalis являются суперконкурентами, которые заселяют и поедают утонувшие деревья прежде, чем до нее успеют добраться другие древоточцы. Об этом свидетельствуют высокая скорость разложения и низкое биологическое разнообразие древесины, заселенной представителями этой группы. Такая стратегия оправдана, поскольку представители данной клады селятся на глубинах, где утонувшие деревья встречается довольно часто. Личинки легко находят их и заселяют, после чего превращаются во взрослых особей, быстро съедают древесину и производят новое поколение личинок.

Возможно, фекальные дымоходы X. dorsalis и родственных видов облегчают им борьбу с конкурентами. Сначала эти трубки привлекают конспецифичных личинок. Обнаружив скопление дымоходов над поверхностью куска древесины, личинки моллюсков из этой клады понимают, что здесь уже поселились их сородичи, и поэтому тоже внедряются в него. В результате плотность древоточцев из группы X. dorsalis в утонувшем дереве растет. По мере того, как этих существ становится все больше, их фекальные трубки увеличиваются в объеме и почти полностью забивают ходы, ведущие к поверхности древесины. В результате доступность кислорода в куске дерева резко падает. X. dorsalis и родственные виды хорошо приспособлены к гипоксии, однако другие древоточцы не способны вынести такие условия и потому погибают или вовсе отказываются селиться по соседству с ними. Так моллюски из группы X. dorsalis получают кусок древесины в свое полное распоряжение.

Самые известные моллюски-древоточцы относятся к семейству корабельных червей (Teredinidae). Однако не все они питаются древесиной. Например, недавно описанный гигантский Kuphus polythalamia есть древесину только на ранних стадиях развития, а после переселяется на дно и получает питательные вещества и энергию за счет симбиоза с бактериями. А Lithoredo abatanica предпочитает грызть известняк. Оба этих вида обитают на Филиппинах.