Новости и мнения

Усы уплотнения могут обнаружить слабые водные потоки

Морские хищники могут использовать механосенсорные волосы для обнаружения рыб, которые неподвижно прячутся на морском дне.

Тюлени – опытные хищники, использующие механосенсорные усы на лицах для отслеживания движений плавающей рыбы на большие расстояния. Теперь исследователи из Университета Ростока, Германия, показали, что эти усы могут позволить тюленям обнаруживать слабые водные потоки, возникающие при дыхании неподвижной рыбы, что потенциально объясняет, как некоторые тюлени могут ловить хорошо замаскированную добычу, обитающую на дне, даже в мутной или темная вода. Результаты были опубликованы сегодня (18 января) в Журнале экспериментальной биологии .

«Это очень интересная статья», – сказала Коллин Рейхмут , руководитель лаборатории когнитивных и сенсорных систем ластоногих в Университете Калифорнии, Санта-Круз, которая не участвовала в работе. «Эти животные чрезвычайно чувствительны к информации в окружающей среде, поступающей из разных сенсорных каналов. , , , Это [исследование] приближает нас к пониманию того, что они делают в природе ».

Команда Ростока ранее сообщала, что морские котики могут использовать свои усы, чтобы проследить за рыбой, плывущей за сотни метров. Но эти результаты не объясняют, как тюлени могут определять местонахождение бентической добычи, как камбала, которая, как известно, составляет часть рациона тюленей, которые проводят большую часть своего времени неподвижно на морском дне.

Одним из возможных объяснений было то, что тюлени, подобно моржам, счищают землю своими усами, обнаруживая пищу, когда она движется под ними. Но когда исследователи принесли камбалу в лабораторию для более тщательного изучения, у них возникла другая идея. «Мы визуализировали движение воды вокруг [этих рыб]», – сказал соавтор Вольф Ханке . «Мы видели потоки, выходящие из жабр, когда рыба дышала».

Подозревая, что эти токи могут стать обнаруживаемым стимулом, исследователи создали экспериментальную установку, состоящую из восьми сопел, распределенных вокруг двухметровой четырехметровой платформы; Каждое сопло, покрытое сеткой для предотвращения прямого контакта с пломбами, может быть индивидуально активировано для создания слабого потока воды, который имитирует неподвижную камбалу, которая выдыхает со скоростью около 25 сантиметров в секунду.

Команда подвесила эту платформу на глубине одного метра в герметичном корпусе в Балтийском море и независимо обучила трех опытных исследователей морских тюленей плавать над ней и искать единственное активное сопло, местоположение которого было случайным образом переключено между испытаниями. После обнаружения и зависания над правильным соплом в течение более пяти секунд, печать была вознаграждена закуской.

Спустя несколько сотен испытаний на одно животное, исследователи пришли к выводу, что все три тюленя могут легко обнаружить сопло, излучающее постоянный слабый ток, независимо от направления, с которого животные приближались к нему. Частота обнаружения была в целом схожей, когда поток сопла был изменен для получения более похожего на дыхание импульсного сигнала, указывающего на то, что морские тюлени будут более чем способны обнаруживать камбалу только по этим течениям.

Команда также обнаружила, что слепые повязки на тюленях оказали лишь незначительное негативное влияние на действия хищников. Однако, когда усы животных также были закрыты, показатели обнаружения упали до нуля (в большинстве случаев, уплотнения дрейфовали на поверхности, даже не пытаясь обнаружить активное сопло). Эти элементы управления «работали так, как мы надеялись», объяснил Ханке. «Это сильный намек на то, что усы имеют решающее значение».

Пол Нахтигаль , директор программы исследований морских млекопитающих в Гавайском институте морской биологии, назвал эту работу «действительно хорошим шагом вперед» для понимания поведения тюленей. Хотя исследователи не наблюдали непосредственно за тюленями, использующими дыхательные токи для обнаружения добычи, «установка позволяет им показать, что возможно», добавил он. «Я уверен, что в какой-то момент кто-то продемонстрирует, что на самом деле [тюлени] действительно используют эту технику для поиска донной рыбы».

Авторы отметили в своей статье, что результаты могут также предложить объяснение таинственного поведения у некоторых видов рыб: подавление дыхания при нарушении. Такое поведение «не имеет никакого смысла», сказал Ханке, – если, возможно, оно не устраняет сигналы, которые отдают рыбу ее хищникам. «Это увлекательная идея, – сказал Нахтигаль. Тем не менее, он добавил, что подавление дыхания наблюдается у разных видов, и неясно, может ли реакция полностью объясняться избеганием хищников.

Одна деталь, оставленная без внимания в настоящем исследовании, состоит в том, насколько малы могут быть обнаружены нынешние тюлени. «Было бы интересно взять его на ступеньку выше», – сказала Эмили Станден , эволюционный биомеханист из Университета Оттавы, Канада. «Насколько чувствительны эти ребята? И как они отличают этот сигнал от фонового шума? »Ханке отметил, что решение этих вопросов стоит на повестке дня, добавив, что команда сейчас разрабатывает установку с более точным контролем движения морской воды вокруг форсунок. «Мы хотели бы иметь возможность контролировать фоновый поток», – сказал он. «Это планируется сейчас».

Кроме того, Райхмут сказала, что надеется увидеть методологию, расширенную для изучения сенсорной экологии других морских хищников. «Это отличная экспериментальная парадигма», – сказала она. «[Это] может быть использовано для ответа на связанные вопросы о том, что могут делать тюлени, а также интересные и фундаментальные вопросы о том, что могут делать другие виды водных животных».

B. Niesterok и др., «Гидродинамическое обнаружение и локализация искусственных дыхательных течений камбалы с помощью морских тюленей ( Phoca vitulina )», The Journal of Experimental Biology , doi: 10.1242 / jeb.148676, 2017.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *