Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.
Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.
Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.
Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.
Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.
Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.
Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.
Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.
Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.
Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.
Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.
Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.
Краб-боксёр, известный также как краб пом-пом, носит научное название Lybia tesselata и представляет собой небольшого представителя ракообразных из семейства Xanthidae. Этот вид обитает в тёплых тропических водах Индо-Тихоокеанского региона и получил своё название благодаря уникальной поведенческой особенности: краб всегда держит в клешнях морские анемоны, напоминающие боксерские перчатки.
Тело краба-боксёра отличается компактными размерами, с панцирем шириной до 2,5 сантиметров, окрашенным в сочетания коричневых, жёлтых и красных оттенков с характерным мозаичным рисунком. Клешни у этого вида сравнительно малы и не подходят для захвата крупной добычи или активной защиты. Однако восемь ходильных ног обеспечивают крабу манёвренность, позволяя ему легко передвигаться по коралловым рифам и песчаным участкам морского дна.
Ключевая биологическая особенность краба-боксёра заключается в его тесной взаимосвязи с морскими анемонами, такими как Triactis producta и Bunodeopsis. Эти актинии постоянно удерживаются в клешнях краба и выполняют двойную функцию: они защищают его от хищников и помогают добывать пищу. Стрекательные клетки анемонов эффективно отпугивают врагов, а их липкие щупальца улавливают мелкие частицы органики, находящиеся в толще воды.
Симбиотические отношения между крабом и актиниями носят взаимовыгодный характер. Перемещаясь вместе с крабом, анемоны получают доступ к большему количеству пищи и улучшенным условиям для газообмена. Взамен краб защищает их от возможных угроз и очищает от накопившихся загрязнений. Исследования показывают, что краб способен регулировать рост своих симбионтов, предотвращая их чрезмерное разрастание, что поддерживает баланс взаимодействия.
Если краб теряет одну или обе актинии, он демонстрирует удивительную адаптивность. При утрате одной анемоны оставшаяся может быть разделена на две части, благодаря способности актиний к фрагментации и бесполому размножению. Если же оба симбионта утрачены, краб может попытаться добыть их у других особей своего вида.
Питание краба-боксёра основано на поедании детрита и планктона. Актинии собирают микроскопические частицы органики, планктонных организмов и бактериальные колонии, которые краб затем извлекает, прочёсывая их щупальца своими ногами. Кроме того, он питается мелкими беспозвоночными и водорослями, встречающимися среди кораллов и в рифовых укрытиях.
Репродуктивная стратегия Lybia tesselata включает внутреннее оплодотворение и сложный цикл развития. Самки способны долго сохранять сперматофоры, что позволяет им откладывать икру несколько раз без необходимости повторного спаривания. Личинки проходят несколько стадий в составе планктона, прежде чем превращаются в молодую форму, готовую к симбиозу с актиниями.
В экосистемах коралловых рифов краб-боксёр играет важную роль, участвуя в переработке органических остатков и занимая место консумента первого порядка в пищевых цепях. Он служит добычей для различных хищников, включая рыб, осьминогов и крупных ракообразных. Симбиоз с анемонами является ярким примером коэволюции, демонстрируя сложность взаимодействий между видами в морских экосистемах.
Ареал обитания Lybia tesselata охватывает коралловые рифы от Красного моря до центральной части Тихого океана, включая территории Большого Барьерного рифа, Индонезии и Филиппин. Краб предпочитает мелководные зоны на глубинах от 1 до 30 метров, богатые коралловой фауной и обеспечивающие достаточное количество укрытий и пищи.
Хотя численность краба-боксёра в настоящее время остаётся стабильной, угрозы для его популяции связаны с деградацией коралловых рифов, вызванной изменением климата и антропогенными факторами. Сохранение рифовых экосистем критически важно для поддержания биоразнообразия региона, включая уникальные симбиотические связи, подобные взаимодействию краба-боксёра с анемонами.
Гигантский каранкс (Caranx ignobilis), который также известен под названием желтопёрый каранкс, представляет собой крупную хищную рыбу, достигающую длины до 170 см и веса свыше 80 кг, обитающую в теплых водах Индийского и Тихого океанов. Гигантский каранкс предпочитает коралловые рифы, лагуны, мангровые заросли и устья рек, где он охотится на мелких рыб, кальмаров и ракообразных. Эта рыба вызывает интерес как у рыбаков, так и у ученых, поскольку способна существовать не только в соленой, но и в пресной воде. В августе 2022 года в научном журнале Gigabyte была опубликована статья, в которой исследователи представили результаты анализа ДНК этой рыбы, пойманной близ Гавайских островов.
Молодая и взрослая особь желтоперого каранкса на иллюстрации Тима Джонсона из вышеупомянутой статьи.
Для проведения анализа ДНК ученые применили различные методы, что позволило им получить точную и детализированную геномную последовательность. Геном - вся совокупность ДНК организма - включает 625,92 миллиона пар оснований (Мбп) ДНК. Полученные данные отличаются высокой точностью и непрерывностью, что делает их чрезвычайно ценными для дальнейших научных исследований.
На английском рыба называется Giant Trevally, но в разговорной речи её зовут просто GT, поэтому, если вы впервые услышали эту аббревиатуру от англоговорящих, вам наверняка пришлось потратить некоторое время, чтобы понять, к чему вообще это Джи-Ти было сказано.
Одной из наиболее примечательных черт гигантского каранкса является его способность выживать в пресной воде. Это свойство делает его превосходной моделью для изучения адаптационных механизмов морских рыб к пресноводным условиям. Сравнительный анализ его генома с геномами других рыб может пролить свет на генетические и физиологические изменения, которые позволяют рыбам приспосабливаться к различным средам обитания.
Гигантский каранкс играет значимую роль в экосистемах коралловых рифов, так как он занимает высшее звено в пищевой цепи: он контролирует популяции своих жертв, что способствует поддержанию баланса в экосистеме. Кроме того, его присутствие сигнализирует о здоровье рифов и других морских биотопов. Однако антропогенные факторы, такие как чрезмерный вылов и разрушение мест обитания, могут негативно сказаться на численности гигантского каранкса. В Австралии принимаются меры по охране этой рыбы, включая установление квот на вылов и создание морских заповедников.
Гигантский каранкс — одна из самых желанных трофейных рыб среди спортивных рыболовов. Его сила, скорость и упорство делают его ловлю настоящим испытанием, привлекающим рыболовов со всего мира. Австралия с её богатым разнообразием мест для рыбалки, предлагает уникальные возможности для ловли этого морского гиганта. Местные туроператоры организуют рыболовные туры, главной целью которых является спортивная ловля GT. Популярные места для рыбалки на гигантского каранкса: Большой Барьерный риф, Коралловое море и северное побережье Квинсленда.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
В расщелинах коралловых рифов Индо-Тихоокеанского региона скрывается одно из самых зрелищных созданий подводного мира. Ctenoides ales — небольшой двустворчатый моллюск семейства Limidae — превратил собственное тело в настоящую световую инсталляцию, за что получил множество ярких прозвищ: электрический гребешок, диско-моллюск, морская дискотека.
Размеры морского «диско-шара» скромны — всего 3-5 сантиметров в длину, максимум до восьми. Белоснежная раковина контрастирует с ярко-красной мантией, усеянной тонкими щупальцами того же огненного оттенка. Но главное богатство моллюска спрятано по краю мантии — микроскопическое «зеркало» шириной в миллиметр.
Долгие годы учёные считали, что вспышки создаются биолюминесценцией — химическими реакциями внутри организма. Однако исследования американского биолога Линдси Доэрти из Калифорнийского университета в Беркли перевернули представления о природе феномена. Оказалось, моллюск не производит свет, а виртуозно управляет отражением окружающего освещения.
Секрет кроется в наносферах диоксида кремния диаметром 340 нанометров, плотно упакованных в отражающей ткани. Противоположная сторона мантии, напротив, поглощает свет. Сворачивая и разворачивая край мантии примерно дважды в секунду, моллюск создаёт стробоскопический эффект — чередование ослепительных вспышек и красных пауз.
Спектрометрия тканей мантии и губ: передняя белая сторона, красная задняя, красная ткань мантии и рыжая ткань мантии.
Зачем морскому обитателю столь сложная световая система? Основная версия связана с защитой от хищников. Эксперименты с раками-богомолами Odontodactylus scyllarus — грозными охотниками с мощными клешнями-молотами — показали поразительный результат. Приблизившись к мигающему моллюску, хищник впадает в состояние, напоминающее ступор, и может оставаться неподвижным до четверти часа.
При появлении угрозы частота вспышек возрастает с полутора до двух с половиной раз в секунду. Интенсивное мерцание, особенно эффективное в синей части спектра (лучше всего проникающей на глубину), способно ослепить или дезориентировать агрессора.
Сравнение видов с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ). (a) ТЭМ C. ales внутреннего края складки мантии, показывающая электронно-плотные сферы (врезка) в белой вентральной части и их отсутствие в красной дорсальной части. (b) ТЭМ родственного вида C. scaber не имеет подобных электронно-плотных сфер.
Вторая гипотеза предполагает использование света для привлечения добычи. Ctenoides ales питается микропланктоном размером менее 500 микрон, фильтруя воду через мантию. При появлении пищи частота вспышек также увеличивается, возможно, привлекая больше планктонных организмов.
Образ жизни диско-моллюска крайне оседлый. Найдя подходящую нишу в коралловом рифе на глубине от трёх до пятидесяти метров, он прикрепляется биссусными нитями и строит себе укрытие из обломков камней и раковин. Менять местожительство моллюск может годами не менять, что делает его предсказуемым объектом наблюдения для дайверов.
Несмотря на наличие около сорока примитивных глаз, зрение у Ctenoides ales развито слабо. Моллюски не замечают световых сигналов сородичей, что окончательно опровергает гипотезу о коммуникативной функции вспышек. Световое шоу предназначено исключительно для взаимодействия с другими видами.
Помимо гипнотических вспышек, у моллюска есть дополнительные средства защиты. Ярко-красная окраска мантии может служить предупреждающим сигналом о несъедобности — в тканях обнаружены пептидоподобные соединения с неприятным вкусом.
При крайней необходимости моллюск способен выделять серную кислоту или другую едкую слизь, временно парализующую нападающего. Такая многоуровневая система обороны позволяет относительно беззащитному фильтратору выживать в агрессивной среде тропического рифа.
Основную угрозу для популяции представляет чрезмерный вылов для аквариумной торговли. Содержание диско-моллюсков в неволе сопряжено с серьёзными трудностями — им требуется постоянная подача живого микропланктона в больших количествах, что практически невозможно обеспечить в замкнутой системе аквариума.
Ctenoides ales остаётся одним из наиболее впечатляющих примеров того, как эволюция превращает простые физические принципы в сложные биологические механизмы. Крошечное морское создание, управляя игрой света и тени, создало собственную версию природной дискотеки — завораживающую и смертельно эффективную одновременно.
Не за особенно сильный яд, острые зубы или кровожадный характер. Он просто... появляется. Беззвучно, без единой на то причины, словно сотканный из света и страха всплывает он из самых тёмных глубин океана — и весь мир замирает перед надвигающейся угрозой. Люди верят, что это не просто рыба, а глашатай бедствий и пророк ужаса. Верят, что он предвещает сильнейшие цунами, наводнения, землетрясения и гибель миллионов человек. Познакомьтесь с сельдяным королём.
Сельдяной король, или ремнетел — одного взгляда на это морское чудище достаточно, чтобы поверить во все легенды и мифы. Гигант вырастает до рекордных 11 метров в длину — как 4-этажный дом! Не зря его величают королём — это самая длинная костистая рыба в мире! Сверкающий серебристый монстр разрезает подводную тьму, как самый острый клинок. С плоским, без единой чешуйки, телом, длинными кроваво-красными плавниками и полыхающим гребнем на спине.
Кстати, сельдяной король никаким селёдкам не родственник. Просто его пару раз встречали неподалёку от косяков этой рыбы и решили, что он среди них самый главный. На самом же деле ремнетелы принадлежат к отряду опахообразных.
Обитает монарх в так называемой сумеречной зоне Атлантического и Тихого океанов, то есть на глубине от 200 до 1000 метров. Здесь они властвуют над вечным полумраком, холодом, голодом и давлением, что в десятки раз превышает привычное нам. Чтобы выжить, ремнетелу пришлось отказаться от привычного для рыб способа передвижения.
Сельдяной король не плавает. Всю жизнь ремнетелы проводят с поистине королевской осанкой — мордой вверх, хвостом вниз. Они, по сути, не могут управлять своим перемещением — их плавники слишком маленькие, чтобы двигать столь огромную тушу. Ими рыбины могут лишь стабилизировать себя в толще воды.
Сельдяной король абсолютно беспомощен против стихии. Шторм, смена течений, болезни — вытолкнут гиганта на поверхность. Оттого совсем не удивительно, что у многих прибрежных народов существуют поверья, что сельдяные короли предвещают несчастья. Тело морского гиганта, выброшенное на берег, производит неизгладимое впечатление.
Но есть ли реальная связь между рыбой и катаклизмами? Учёные проводили исследования на эту тему. Ожидаемо выяснилось, что сельдяные короли никак не связаны с непогодой, это просто совпадения — не более. Рыб выбрасывает во время катаклизмов, а не до них. Они не предвещают непогоду, а невольно становятся её жертвами. И потом люди додумывают причинно-следственные связи там, где их нет.
На деле же королям нет никакого дела до обычных людишек. Они благородно парят в сумеречной зоне и не утруждают себя даже ловлей добычи. С одной стороны потому, что не царское это дело — за едой самим ходить. А с другой они просто не способны на активную охоту. Всё, что им остаётся — максимально незаметно висеть в толще воды, фильтровать криль и ждать, пока мимо проплывёт что-нибудь покрупнее-повкуснее.
Интересно то, как они вообще находят друг друга в полумраке и с такими бесполезными, по сути, плавниками. Целенаправленно куда-то плыть и собираться в большие стаи ради размножения им не под силу. Но недавно стало известно, что в коже рыбин есть фотофоры — специальные клетки, с помощью которых короли меняют интенсивность окраски. По-видимому, это играет роль в общении внутри вида и помогает найти партнёра.
Ну а дальше монархи, скорее всего, сильно не заморачиваются. Свечку никто не держал, но логично предположить, что если они о себе толком позаботиться не могут, то и про родительскую заботу о потомстве говорить нечего. Отметали икру — и забыли. Мальки вылупляются через 3-4 недели и выглядят как миниатюрные взрослые. Их ожидает четверть века королевской жизни. Да, несмотря на беспомощность и абсолютную инертность, средняя жизнь ремнетела — 25 лет!
Этот прекрасный экземпляр мраморного ската хвостокола, на иврите называется тригон накуд встретился мне в Средиземном море у побережья Израиля. В принципе является жителем Красного моря. Мраморный скат встречается на песчаных пляжах, среди кораллов и устьях рек. В средиземное море прибыл через суэцкий канал.
Эта хрящевая рыба вместе с акулами образует отдельный класс хордовых животных.
Обладатель красивого пятнистого рисунка и длинного хвоста, иногда втрое длиннее диска. У основания хвоста находится зазубренный шип покрытый ядом. В принципе представляет опасность для человека если на него наступить, но имеет вполне мирный характер.
Питается двустворчатыми моллюсками (интересно как он их отличает от одностворчатых, крабами, креветками, червями , медузами и мелкой рыбой.
Свою добычу он обнаруживает под слоем песка с помощью электрорецепции. Вообще электрорецепция чувство странное и редкое . Из млекопитающих электрорецепция есть только у шутки природы, утконос . Даже у рыб элетрорецепция редкость. При этом у ската есть пара глаз расположенных сверху, а так же особые брызгальца расположенные сзади глаз. Предназначены эти брызгальца для того чтобы выбрасывать песок из дыхательной системы, так как ноздри, рот, и жаберные щели расположены снизу диска.
Очень любопытен процесс охоты ската, плотно прижимая края диска ко дну с помощью брызгалец через рот нагнетают воду вымывая добычу зарывшуюся в песок. Оставляя после этого небольшую круглую ямку. За скатом следует небольшая свита рыб подбирая то, что он упустил или охотясь на свою добычу под его прикрытием.
Немного некропостинга. Просто попался видос одного американского промышленного мясника с разделкой прилова опаха (не имеет для них ценности, хоть и вкусный), где между делом упоминается, что это единственная известная науке собственно теплокровная рыба. По этому случаю откопал 10-летнюю новостную статью об открытии сего свойства у этого вида. https://earthsky.org/earth/opah-the-first-truly-warm-blooded-fish/
В этом месяце учёные-ихтиологи сообщили, что опах оказался первой известной теплокровной рыбой на Земле. Биолог Николас Вегнер из рыболовного центра NOAA в Калифорнии изучил жабры опаха и нашёл в них особую структуру, позволяющую рыбе быть теплокровной. Статью об этом опубликовали в журнале Science 15 мая 2015 года. Вегнер прокомментировал:
"Природа умеет нас удивлять хитрыми штуками там, где их совсем не ждёшь.
Раньше я думал, что опах - медлительная рыба, как большинство рыб в холодной воде. Но оказалось, что она может греть своё тело, поэтому на самом деле это активный хищник, который гоняется за быстрой добычей вроде кальмаров и может далеко мигрировать".
Когда команда Вегнера разделала пойманного опаха (эта рыба не очень известна, но становится популярнее на рынках), Вегнер заметил в жабрах сложное переплетение красных и синих сосудов. Эта система вен и артерий, которую по-латыни называют "чудесной сетью" (retia mirabilia), есть и у других продвинутых морских хищников - тунцов и акул.
Но тунцы и акулы не умеют сохранять тепло внутри тела так, как опах. Они вырабатывают тепло от работы мышечной ткани, но только вокруг некоторых групп мышц. У них получаются нагретые, но изолированные участки мышечной ткани, а кровь сразу остывает, когда соприкасается с морской водой в жабрах, где рыбы набирают кислород.
А вот у опаха эта retia mirabilia находится прямо в жабрах. Благодаря этому кровь, идущая от сердца, нагревает свежую кровь с кислородом прямо в жабрах. Потом эта тёплая кровь разносится по всему телу опаха. Так он поддерживает температуру тела выше окружающей воды, что даёт ему большое преимущество.
Опахи вырастают до 2 метров в длину и весят больше 45 кг. Они живут в холодных глубоких водах. Вегнер рассказал:
"Мы следили за опахами со спутника и увидели, что они в основном держатся на глубине от 45 до 400 метров и редко поднимаются на поверхность. Более высокая температура тела должна помогать им лучше работать мышцами, быть выносливее, лучше видеть и соображать, а также защищать от холода сердце и другие органы".
Опах также использует свои большие грудные плавники, чтобы вырабатывать тепло и греть остальное тело. У него есть толстые слои жира, которые защищают сердце, жабры и мышцы грудных плавников от холодной воды вокруг.
Команда Вегнера вживила нескольким опахам маленькие термометры, прежде чем отпустить их обратно в океан. Данные показали, что температура их тела постоянно была выше, чем температура воды вокруг. В исследовании, которое команда опубликовала в Science, говорится:
"У рыбы средняя температура мышц была примерно на 5 градусов Цельсия выше, чем вода вокруг, когда она плавала на глубине от 45 до 300 метров".
Учёные пришли к выводу, что уникальная эволюционная фишка опаха позволяет ему держать более высокую температуру мозга, мышц и, что самое важное, сердца. Благодаря этому рыба приспособилась жить в глубоких водах и охотиться там.
Некоторым опах кажется смешным на вид. Но теперь эта рыба удивила учёных своей необычной способностью.
Ремейк моего исторически первого поста на Капибаре. Первого после "Тест - Тест" и прочих несодержательных. К сожалению, многие из нас потеряли свои первые посты в багах альфа-теста, однако жертвы должны были быть принесены.
Таксономия - увлекательная наука, изучающая родственные связи между различными живыми существами. Именно благодаря ей мы можем с полным основанием утверждать, что птицы являются динозаврами, несмотря на продолжающиеся дискуссии в некоторых онлайн-сообществах. Давайте же разберемся, почему птицы - это действительно динозавры, и как мы сами, по сути, являемся всего лишь глорифицированными двоякодышащими рыбами.
Термин "таксономия" обычно используется в качестве сокращения для линнеевской систематики, названной в честь великого шведского естествоиспытателя Карла Линнея и его эпохального труда "Systema Naturae", вышедшего в 1735 году. Основная идея Линнея заключалась в разделении всего многообразия природы на небольшие группы. Примечательно, что изначально он включал в свою систему даже минералы, но современные биологи постепенно отошли от этой практики, сосредоточившись на живых организмах. Тем не менее, многие элементы линнеевской таксономии, такие как бинарная номенклатура с родовыми и видовыми названиями (например, Velociraptor mongolensis, где Velociraptor - род, а mongolensis - видовой эпитет), используются и по сей день, создавая основу для работы современных систематиков.
Velociraptor mongolensis
Начнем с самого масштабного уровня - доменов, которые можно считать своего рода "супер-царствами". Бактерии и археи представляют собой отдельные домены одноклеточных организмов, в то время как все остальные знакомые нам живые существа, включая животных, растения и грибы, относятся к домену эукариот. Эти крупнейшие группы выделяются на основании фундаментальных различий в строении клеток. К примеру, отличительной чертой эукариот является наличие митохондрий - клеточных органелл, которые, согласно теории симбиогенеза, произошли от некогда независимых бактерий, поселившихся внутри других клеток в далеком прошлом.
Спускаясь на следующий уровень иерархии, мы приходим к царствам - скажем, царству животных, которое объединяет всех представителей животного мира, но исключает растения и грибы. При этом важно понимать, что, несмотря на все их разнообразие, животные остаются эукариотами и принадлежат к родительскому домену Eukaryota.
Продолжая двигаться вглубь систематики, мы можем обратить внимание на тип хордовых (Chordata) - группу, включающую в себя не только привычных нам позвоночных животных, но и их ближайших родственников, таких как оболочники и ланцетники. Хотя внешне эти существа могут показаться весьма далекими от позвоночных, их объединяет наличие четырех ключевых признаков, по крайней мере, на определенных стадиях жизненного цикла. Во-первых, это жаберные щели - отверстия в глотке, хорошо заметные у рыб и некоторых примитивных позвоночных вроде миног. Во-вторых, хорда - упругий стержень, обеспечивающий опору для тела и расположенный над кишечной трубкой. В-третьих, полая нервная трубка, представляющая собой зачаток центральной нервной системы. И наконец, в-четвертых - постанальный хвост, то есть хвостовой отдел тела, расположенный позади анального отверстия. Именно поэтому, кстати, рыбы испражняются не самым кончиком хвоста, в отличие от многих насекомых и других беспозвоночных.
Важно отметить, что хордовые не обязательно сохраняют все эти признаки во взрослом состоянии. Так, у оболочников они проявляются только на личиночной стадии, после чего во многом утрачиваются, когда взрослые особи переходят к сидячему образу жизни и питанию путем фильтрации. Даже у высших позвоночных, таких как четвероногие (наземные позвоночные), хвост может редуцироваться в ходе эволюции. Мы, люди, и лягушки - хорошие тому примеры. Однако у эмбрионов и зародышей этих животных по-прежнему закладываются все ключевые хордовые структуры, указывая на их эволюционное происхождение.
Дальнейшее подразделение хордовых приводит нас к классам - скажем, к рептилиям, которых объединяет присутствие рогового покрова, сбрасываемого при линьке. У змей и ящериц этот процесс может быть довольно заметным, когда сразу отторгаются крупные фрагменты или даже целиком вся "рубашка" из ороговевшей кожи. А вот крокодилы и черепахи теряют роговые чешуи более равномерно и постепенно, по одной. Другой общей чертой рептилий является выделение в качестве конечного продукта азотистого обмена мочевой кислоты, а не мочевины. Связано это с необходимостью экономить воду в наземных условиях - не зря белые составляющие помета рептилий и птиц представляют собой как раз кристаллы мочевой кислоты.
И вот тут мы подходим к главной теме нашего разговора - птицам. Да-да, птицы определенно относятся к рептилиям, поскольку полностью соответствуют ключевым признакам данного класса. Их перья, состоящие из того же белка бета-кератина, что и чешуи рептилий, регулярно сменяются в процессе линьки. Продуктом азотистого обмена у птиц также служит мочевая кислота. Единственное существенное эволюционное новшество птиц по сравнению с другими рептилиями - это некоторые особенности строения черепа, но они носят скорее количественный, нежели качественный характер.
Итак, птицы - это рептилии. Но какие именно рептилии? Конечно же, динозавры! В пользу этого говорит множество признаков: от перфорированного вертлужного отверстия в тазовом поясе (уникальная особенность, свойственная как птицам, так и динозаврам) до таких деталей скелета, как вилочка (сросшиеся ключицы) и полые кости. При построении филогенетических схем родства между организмами ученые как раз и опираются на такие общие признаки, указывающие на происхождение от единого предка.
Возьмем, к примеру, ящериц. Для них характерен целый ряд уникальных особенностей: сбрасывание кожи крупными фрагментами или цельной "рубашкой", черепицеобразное наползание роговых чешуй (в отличие от обычного расположения у крокодилов), наличие небольшого отверстия в плечевой кости. Каждый из этих признаков по отдельности может встречаться и у других групп рептилий или даже у более далеких родственников. Но их уникальное сочетание однозначно указывает на то, что все ящерицы унаследовали данные черты от общего предкового вида и потому состоят в близком родстве.
Змий-танкист
Аналогичным образом на основании набора признаков можно выстраивать филогенетические деревья для самых неожиданных групп объектов. В качестве забавного примера давайте рассмотрим различные виды лепешек! Для 25 разновидностей этой выпечки, от мексиканских тортилий до индийских чапати, был составлен список ключевых параметров, учитывающий особенности ингредиентов, способа приготовления и конечных свойств продукта. Загрузив эти данные в специальную компьютерную программу для филогенетического анализа, можно получить наглядные эволюционные древа, отражающие родственные связи между лепешками. Конечно, в отличие от живых организмов, лепешки не эволюционируют и не наследуют свои признаки, но данный мысленный эксперимент прекрасно иллюстрирует саму суть работы современных систематиков.
Важно понимать, что реальные филогенетические деревья, построенные для живых существ, всегда содержат некоторую долю неопределенности. Любое из них представляет собой не конечную истину в последней инстанции, а научную гипотезу, основанную на анализе доступных признаков. Добавление новых данных или изменение акцентов при выборе ключевых особенностей организмов способно привести к перестройке дерева. Более того, зачастую ученым приходится работать не с самими организмами, а лишь с их окаменелыми фрагментами, что вносит дополнительные сложности в анализ. К счастью, постепенно развиваются методы тонкого статистического анализа, позволяющие находить наиболее обоснованные и устойчивые варианты филогенетических гипотез.
Отдельного упоминания заслуживает проблема биологической концепции вида. На первый взгляд может показаться, что палеонтологам в этом отношении живется намного проще, чем специалистам по современной флоре и фауне. В самом деле, если между двумя ископаемыми популяциями пролегают миллионы лет, то решение об их видовой самостоятельности напрашивается само собой. Однако в случае с рецентными организмами граница между видами зачастую оказывается весьма размытой, особенно когда мы имеем дело с близкородственными формами, способными давать плодовитое гибридное потомство. Великолепный пример таких генетически близких, но фенотипически контрастных групп - это славки, небольшие певчие птицы. Выраженные вариации окраски оперения в пределах данного комплекса видов определяются буквально несколькими генами. И хотя внешне эти птицы выглядят по-разному, они свободно скрещиваются между собой, производя потомков с промежуточными признаками. Так кого же из них считать самостоятельными видами? Однозначного ответа современная биология дать не может.
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Путеводитель по славкам от Princeton University press
Таким образом, организмы не делятся на виды раз и навсегда данным от природы способом. Это люди проводят между ними границы, руководствуясь теми или иными соображениями. Поэтому любая классификация живого носит во многом условный характер и меняется со временем по мере развития науки. Яркий пример - судьба таксона Troodon, знаменитого динозавра, воспетого в популярных книгах и мультфильмах. Увы, на поверку оказалось, что род этот изначально описан исключительно по зубам, которые сами по себе мало что говорят о своих обладателях. И теперь палеонтологи предпочитают использовать название Stenonychosaurus для ящеротазовых динозавров данной группы, поскольку этот таксон, в отличие от проблематичного Troodon, основан на диагностичном костном материале.
Реконструкция общего вида скелета Stenonychosaurus
Или вот еще один любопытный пример - знаменитый ужасный волк (Canis dirus), истребленный людьми в конце последнего ледникового периода. Традиционно этого гигантского хищника принято считать близким родственником серого волка из-за сходства в строении черепа и зубов.
Однако недавний генетический анализ показал, что ужасные волки представляют собой глубоко обособленную линию псовых, довольно рано отделившуюся от общего ствола данного семейства. Получается, перед нами яркий случай конвергентной эволюции, при которой неродственные организмы независимо приобретают сходные приспособительные черты.
Подобные открытия наглядно демонстрируют, сколь непростым и захватывающим делом является реконструкция филогенетических связей между организмами. Это постоянный вызов для ума, требующий кропотливой работы и готовности пересматривать, казалось бы, незыблемые представления. Но именно так и развивается наука - через поиск истины, через проверку смелых гипотез и их постепенное уточнение.
И давайте никогда не забывать: какими бы разными ни казались нам живые существа, населяющие Землю, все мы произошли от единого корня и потому связаны незримыми, но неразрывными узами родства. Царственные секвойи и причудливые орхидеи, грозные львы и трудолюбивые муравьи, стремительные стрижи и мудрые дельфины - все мы одна большая семья, плоды многовекового эволюционного древа, корни которого уходят в глубины древнейших океанов. И осознание этого всеобщего родства способно, как мне кажется, сделать наш мир немного добрее и человечнее.
До 1822 года люди не представляли, что происходит с птицами зимой. Мы лишь знали, что они есть летом, а зимой куда-то пропадают. Не считая нескольких "зимних" видов в северных регионах, но они, в свою очередь, пропадали летом. Поэтому народ напридумывал множество упоротых теорий, почему птицы исчезают каждую осень. Кто-то считал, что они погружались в озёра и впадали в спячку подо льдом, другие - что птицы спят в земле, третьи - что они превращаются в других животных типа зайцев и мышей.
В 1694 году гарвардский ученый Чарльз Мортон впервые высказал предположение, что птицы мигрируют... Только вот его идея заключалась в том, что мигрируют они на Луну.
В 1822 году немецкий охотник добывал себе ужин в районе городка Клюц.
Он подстрелил белого аиста, и когда нашел тушку, то обнаружил, что у того шея нанизана на копьё.
Посчитав сие обстоятельство интересным, охотник решил отвезти аиста в ближайший университет в городе Росток.
Там ученые заключили, что такие копья с железными наконечниками типичны для Центральной Африки. Так впервые было доказано, что птицы улетают на зиму в более тёплые регионы.
Лишь в прошлом году впервые попал на видео детёныш большой белой акулы.
"На побережье Карпинтерии в Калифорнии дрон заснял нечто удивительное — необычную линяющую маленькую акулу, которая сбрасывала какую-то белую плёнку. Накануне этого открытия пилоты дрона заметили несколько крупных взрослых акул с необычно широким туловищем. Это вызвало у них вопросы: может быть, акулы просто хорошо поели, или же они были беременны? На следующий день они обнаружили крошечную акулу, выглядевшую почти как альбинос. Местные морские биологи предположили, что это детеныш большой белой акулы. Казалось, что он все еще покрыт веществом, называемым "маточным молоком". Эту субстанцию производит мать для кормления детенышей, пока они находятся в утробе. Если это действительно детеныш большой белой акулы, то он стал бы самой молодой особью этого вида, когда-либо запечатленной на камеру. Одна из величайших загадок, связанных с ними — то, как они размножаются. Нам известно лишь, что они живородящие, период беременности составляет около 12 месяцев, а за один раз на свет появляется от 2 до 17 акулят. Хотя процесс рождения большой белой акулы до сих пор не удалось заснять, это видео, вероятно, дает нам самое близкое представление о том, как выглядят новорожденные детеныши этого вида в естественной среде". - @realscience
Летом этого года в Канаде сотни рыб пережили жару в искусственных потоках холодной воды. Такая технология может помочь защитить холодноводные виды рыб от повышения температуры воды, вызванной изменения климата.
Рыбы испытывают стресс и даже могут погибнуть, если температура воды становится слишком высокой. Лососи и другие холодноводные виды иногда спасаются от жары, собираясь в более прохладных зонах рек. Такие места располагаются возле источников грунтовых вод или в местах впадения притоков.
Люди много сделали для сохранения и развития таких естественных убежищ, отметила Кэтрин Смит, гражданский инженер из университета Дальхаузи в Галифаксе, Новая Шотландия, Канада. Но вот про искусственное охлаждение воды пока всерьез никто не задумывался
Исследователи качают грунтовую воду в реку Райтс. Тепловизионная сьемка наглядно показывает разницу в температуре между прогретыми и непрогретыми участками.
Чтобы проверить свою идею, учёные подвели грунтовые воды из близлежащей скважины в реку Райтс в Новой Шотландии. Температура подаваемой воды была 9°C. У получившейся полосы холодной воды в реке температура была на 20°C ниже, чем в остальном потоке.
В прохладную зону стекались несколько сотен рыб разных видов и возрастов, в том числе лососи и форель. Большинство из них были молодью с еще не рассосавшимися желточными мешочками. Они держались в этой полосе на протяжении всего эксперимента. Когда температура в реке поднялась до 30°C из-за жары, в холодную воду стянулись и взрослые особи.
Также был испытан альтернативный подход: учёные отводили часть речной воды в подземный канал, проходя по которому, она охлаждалась, а затем её сбрасывали обратно в реку. Таким способом удалось добиться локального понижения температуры без задействования насосов. Температура опустилась всего на несколько градусов, однако рыбы по-прежнему предпочитали держаться в этом охлаждённом потоке на протяжение лета.
Команда Кэтрин Смит представила результаты исследования 17 октября на ежегодной конференции Геологического общества Америки.
Хотя масштаб экспериментов был небольшой, они подтвердили, что концепция работает: данный подход обещает быть эффективным, однако пока не готов к широкому применению. Предстоит выяснить, какова на самом деле потребность в прохладных зонах - сколько их в реальности требуется, чтобы они возымели заметный эффект. Инженер Джон Акерман, инженер-консультант из штата Пенсильвания, отмечает, что важно также осуществлять контроль за расходом затрачиваемой на эти мероприятия энергии. Однако предварительные результаты показывают, что такая технология может быть реально воплощена на практике. "Концепция обоснована", - подчеркивает он.
Бородатые агамы помогают объяснить механизмы определения пола у рептилий
18 августа 2025
Опубликованы результаты двух независимых исследований, представляющих практически полные референсные геномы центральной бородатой агамы (Pogona vitticeps) — широко распространенного вида агамидовых из центрально-восточной Австралии, популярного как домашний питомец в Европе, Азии и Северной Америке. Пол взрослых особей зависит не только от генетических факторов, но и от температуры в гнезде — необычная особенность среди животных. Долгое время агамы служили удобной моделью для изучения биологических основ определения пола. Благодаря значительному прогрессу в геномике удалось обнаружить область генома и потенциальный главный ген, отвечающий за развитие по мужскому типу.
Независимая проверка результатов двумя группами исследователей с использованием разных подходов значительно повышает достоверность находки.
У бородатых агам действует необычная система определения пола под влиянием генетических и средовых факторов, в частности температуры. В отличие от большинства животных, где пол определяется исключительно хромосомами, у агам высокие температуры инкубации могут изменить пол с мужского на женский. Ящерица с мужскими хромосомами способна развиться в репродуктивно активную самку при достаточно высокой температуре инкубации яйца.
Как у птиц и многих рептилий, агамы обладают системой половых хромосом ZZ/ZW: самки несут пару различающихся хромосом ZW, самцы — две одинаковые хромосомы ZZ. Определение пола дополнительно усложняется способностью генотипических самцов ZZ превращаться в фенотипических самок при высоких температурах инкубации без участия W-хромосомы или связанных с ней генов.
Новая технология ультрадлинного нанопорового секвенирования позволяет создавать сборки половых хромосом от теломеры до теломеры (T2T) и выявлять нерекомбинирующие участки. Таким образом сужается круг генов-кандидатов, определяющих пол у видов с хромосомным механизмом. Технология лучше разделяет материнские и отцовские части генома, что упрощает сравнение последовательностей Z и W хромосом для оценки возможных функциональных различий ключевых генов пола.
Первую работу выполнили исследователи из BGI, Китайской академии наук и Чжэцзянского университета, применив короткие риды DNBSEQ в сочетании с длинными ридами нового нанопорового секвенатора CycloneSEQ. Геном стал первым животным геномом, опубликованным с использованием данной технологии.
Создание второго генома возглавили исследователи Университета Канберры при финансировании Bioplatforms Australia, Австралийского исследовательского совета и PacBio Singapore. В анализах участвовали специалисты Австралийского национального университета, Института медицинских исследований Гарван, Университета Нового Южного Уэльса, CSIRO и Автономного университета Барселоны. Сборка основана на технологиях PacBio HiFi, ультрадлинных ридах ONT и Hi-C секвенировании.
Публикация референсных геномов на базе двух разных технологий впервые позволяет напрямую сравнить возможности ONT и CycloneSEQ. Технологии дополняют друг друга разными подходами к изучению определения пола. Первый геном получен от самца ZZ для полной характеристики Z-хромосомы, второй — от самки ZW.
Новый нанопоровый секвенатор позволил восстановить около 124 миллионов пар оснований ранее неописанных последовательностей (почти 7% генома), включая многочисленные гены и регуляторные элементы, важные для понимания сложной системы определения пола.
Оба проекта создали высококачественные сборки генома размером 1,75 Гбп, содержащие все теломеры кроме одной. Лишь несколько пробелов остались в микрохромосомах. Специфичные половые хромосомы Z и W собраны в отдельные скаффолды. На 16-й хромосоме обнаружен "псевдоаутосомный регион" (PAR), где половые хромосомы конъюгируют (спариваются) и рекомбинируют.
При секвенировании самца команда BGI искала гены, специфичные для Z-хромосомы, но отсутствующие на W-хромосоме. Сильными кандидатами на роль генов определения пола стали Amh и Amhr2 (ген антимюллерова гормона и его рецептор), а также Bmpr1a. Секвенирование самки австралийской командой указало на тот же кандидатный регион определения пола (SDR) и подтвердило роль Amh и Amhr2.
Анализ экспрессии на разных стадиях развития выявил значительное преобладание Amh у самцов, что делает его наиболее вероятным главным геном определения пола. Дифференциальная экспрессия связанного с полом гена Nr5a1 в псевдоаутосомном регионе указывает на более сложную картину. Nr5a1 кодирует фактор транскрипции с сайтами связывания в промоторной области Amh.
В отличие от многих рыб, использующих Amh-подобные гены для определения пола, у агам аутосомные копии Amh и его рецепторного гена Amhr2 сохраняют целостность и функциональность. Возможно, пол определяется взаимодействием генов половых хромосом при участии аутосомных копий.
Главное достижение — открытие генетических элементов, центральных для мужской половой дифференцировки позвоночных, на половых хромосомах. Гены Amh и кодирующий его рецептор AMHR2 скопированы в нерекомбинирующую область Z-хромосомы, что делает их очевидными кандидатами на роль главного гена определения пола через дозозависимый механизм. Открытие ускользало от исследователей долгие годы.
Ни у одного вида рептилий пока не обнаружен главный ген определения пола, подобный Sry у млекопитающих или Dmrt1 у птиц. Работа представляет четкого кандидата — Amh, присутствующий в двойной дозе у самцов ZZ и одинарной дозе у самок ZW.
Артур Жорж из Университета Канберры, старший автор второй статьи, отмечает значимость работы:
"Ожидаем ускорения исследований в других областях благодаря новым сборкам: развитие черепа, мозга, поведенческие исследования, взаимодействия ген-ген и ген-среда в сравнительных исследованиях определения пола позвоночных. Многие области получат хорошо изученную модель чешуйчатых для сравнения с традиционными модельными видами — мышью, человеком или птицей."
"Меня постоянно поражает скорость прогресса китайской науки. За немного лет BGI и партнерские компании разработали технологии секвенирования с результатами не хуже конкурентов, но превосходящие по производительности и экономической эффективности. Сборки генома служат свидетельством такого уровня достижений."
Цие Ли из BGI, старший автор первой статьи, объясняет выбор подхода: "Работу над геномом бородатой агамы начали в прошлом году как первый животный геном для нового секвенатора — в Год Дракона в Китае. Беспристрастные длинные риды секвенатора CycloneSEQ позволили легко получить высококонтигуальную сборку генома и разрешить высокоповторяющиеся участки с высоким содержанием гуанина-цитозина, традиционно сложные для сборки. Два референсных генома от особей разного пола, созданные разными технологиями, действительно дополняют друг друга. Радует, что оба генома указывают на ключевую роль сигналинга AMH в определении пола. Но как возникли половые хромосомы? Дополнительные высококачественные геномы родственных видов прояснят эволюционное происхождение системы ZW и завершат картину."
Обнаружение одних и тех же ключевых генов-кандидатов двумя независимыми проектами значительно повышает достоверность результатов. Открытое распространение всех данных позволяет другим исследователям развивать работу, особенно учитывая неполное понимание роли некоторых факторов транскрипции, связанных с определением пола. Создание двух высококачественных сборок генома представляет значительный прогресс в понимании механизмов определения пола у агам.
Комментарии