«Веслоногі рачки можуть злітати, рятуючись від хижаків»

Ріс. 1. Нейстонна копепода Anomalocera patersoni. На цьому фото видно темне забарвлення покровів. Червоні плями — жирові краплі. Зображення з сайту www.zooplankton.no

Американські вчені в статті під назвою «Планктон досягає нових висот, рятуючись від хижаків» описали здатність двох видів веслоногих рачків вистрибувати з води і пролітати значні відстані повітрям при реакції втечі від планктоноядних риб.

Напевно, багато хто бачив, як дрібні рибки вистрибують з води і летять воросипну. Виявилося, що так можуть поводитися не тільки рибки, а й копеподи — веслоногі рачки, одна з найчисленніших і найважливіших груп тварин на планеті. Ці дрібні (зазвичай довжиною від 1 мм до 1 см) рачки живуть майже у всіх водоймах. Є копеподи планктонні (що живуть у товщі води), донні (у тому числі ті, що живуть між частинками піску — в інтерстиціалі). Багато видів стали паразитами. А є серед них і ті, що відносяться до гіпонейстону — населення нижньої сторони поверхневої плівки води. Планктонні та гіпонейстонні копеподи — основна їжа багатьох видів риб.

Більшість планктонних копепод використовують два основних способи захисту від хижаків. Перший спосіб — повна прозорість і дрібні розміри. Чим гірше тебе видно — тим менша ймовірність, що хижак помітить тебе і кинеться в погоню. Другий — вертикальні міграції. Вдень більшість копепод мігрують на глибину, іноді долаючи за добу понад 500 м. На глибині темно — риби, що полюють за допомогою зору, не можуть ловити жертв. Вночі рачки піднімаються до поверхні, де більше їжі. Якщо ж рачка все-таки помітила риба, він намагається втекти, здійснюючи дуже різкі і швидкі стрибки за рахунок ударів своїх «весел-ніг» — грудних кінцівок. Для своїх розмірів копеподи досягають у воді величезної швидкості (до 80 см/с) і прискорення (200 м/с²). Для швидшого проведення нервових імпульсів, що забезпечують реакцію втечі, у копепід — мало не єдиних серед безхребетних — навіть виникли мієлінові оболонки аксонів.

Але гіпонейстонним копеподам доводиться особливо туго. Багато з них досить великі і при цьому пофарбовані — пігменти захищають їх тканини від шкідливої дії ультрафіолетового світла. На глибину вдень вони теж часто не йдуть. Як же вони рятуються від риб? Це і вирішили з’ясувати вчені з Інституту морських досліджень Техаського університету та двох інших наукових установ США.

Ріс. 2. Реакція копеподи Anomalocera ornata на наближення хижака. Зображення з обговорюваної статті в Proceedings of the Royal Society B

У природі їм вдалося зняти на відеокамеру, як один з видів — велика (2,5-3,1 мм завдовжки) копепода Anomalocera ornata з сімейства Pontellidae — вистрибує з води, рятуючись від молоді кефалей. Копеподи зазвичай виявляють хижака за створюваними ним струмами води, коли він наближається на відстань у кілька міліметрів. Рятуючись від двосантиметрових рибок, копепода пролітала повітрям в середньому 8 см, а довжина рекордного польоту становила 17 см — майже 80 довжин тіла рачка! Майже у всіх випадках риба при цьому втрачала рачка з уваги і припиняла переслідування і тільки в одному випадку з 89 все-таки з’їла його.

Поведінку іншої, дрібнішої копеподи Labidocera aestiva з того ж сімейства (довжина тіла 1,8-2 мм) автори вивчили в лабораторії. Там рачка лякали, раптово затемнюючи (раніше було встановлено, що це викликає реакцію втечі), і знімали за допомогою швидкісної відеокамери. Цей вид міг вистрибувати з води на висоту до 6 см і пролітати 7,6 см, хоча в середньому дальність «польоту» становила всього 1,6 см. Швидкість польоту в повітрі становила в обох видів у середньому 60-70 см/с. Дивно, що Labidocera aestiva при прориві поверхневої плівки починала обертатися навколо своєї осі, причому швидкість обертання досягала 7 500 обертів на хвилину — тобто набагато більше, ніж швидкість обертання гвинта вертольота.

Ріс. 3. Положення Labidocera aestiva (вгорі) і Anomalocera ornata (внизу) на початку польоту. Зображення з обговорюваної статті в Proceedings of the Royal Society B

При цьому поведінка двох видів різнилася. Labidocera aestiva підвспливала і тонула, у фазі опускання орієнтуючись головою до поверхні. Anomalocera ornata постійно була орієнтована спиною до поверхневої плівки (див. рис. 3). Але, мабуть, обидві копеподи вистрибували під близьким кутом, притискаючи антени до тіла. Для Labidocera aestiva було показано, що летить вона по балістичній траєкторії, без планування. Розрахунки показали, що на прорив поверхневої плівки цей рачок витрачає від 60 до 90% кінетичної енергії, що призводить до помітного зниження швидкості. Незважаючи на це, відлітати виявляється енергетично вигідніше, ніж сплювати. Під водою одиничний удар кінцівок викликає «стрибок» всього на 1-2 довжини тіла. Щоб втекти за межі поля зору хижака, доводиться робити кілька таких стрибків. А «злітаючи», копеподи розганяються за рахунок єдиного удару ніг, але завдяки більш низькій щільності повітря пролітають більшу відстань і відразу опиняються поза полем зору хижака, економлячи при цьому енергію.

Розрахунки авторів показують, що для збереження швидкості польоту при прориві водної плівки зі звичайним поверхневим натягненням поверхня тіла копепод повинна бути гідрофобною. Можливо, це так і є. Автори висувають і альтернативну гіпотезу — можливо, в момент стрибка рачок виділяє секрет, що знижує поверхневе натягнення (на тілі копепод-понтелід є пори невідомого призначення).

На деяких новинних порталах повідомлялося, що таку поведінку рачків відзначено вперше. Але до честі авторів треба сказати, що вони знайшли більш ранні згадки про польоти копепод і послалися на них у своїй роботі. Перша стаття під назвою «Літаюча копепода» була опублікована ще в 1894 році. Однак ці поодинокі спостереження не пояснили роль польотів, а саму поведінку не було детально вивчено.

Цікаво, як почалося дослідження. Один із співавторів гуляв по березі університетської гавані на узбережжі Мексиканської затоки і побачив на поверхні води щось на зразок рябі від крапелек дощу, хоча дощу не було. Черпанув води з гавані, він зрозумів, що це вистрибують з води і плюхаються назад копеподи. Коротше, хоч і не кидав камінці у воду, але уважно дивився на кола, ними утворювані — і це дійсно виявилося зовсім не порожньою забавою.

Джерело: Brad J. Gemmell, Houshuo Jiang, J. Rudi Strickler, Edward J. Buskey. Plankton reach new heights in effort to avoid predators // Proceedings of the Royal Society B. Published online 21 March 2012.

Див. також:

Відео до статті.

Сергій Глаголєв