Почему гуппи прыгают?

Кадрированная иллюстрация прыжка гуппи
Кадрированная иллюстрация прыжка гуппи

Многие виды рыб способны выпрыгивать из воды. Такое поведение обусловлено ловлей добычи, миграцией и бегством от хищников. Исследователи Дафна Соарес и Хилари С. Бирман обнаружили, что прыжки гуппи, Poecilia reticulata, не связаны с этими причинами. Рыбки спонтанно выпрыгивают из воды, без посредничества сенсорных сигналов, например, запахов и добычи, либо необходимостью миграций. В своей работе, результаты которой опубликованы 16 апреля 2013 года в статье “Aerial Jumping in the Trinidadian Guppy (Poecilia reticulata)” PLoS ONE 8(4), авторы использовали высокоскоростную видеокамеру для анализа кинематики прыжков P. reticulata.

Гуппи (Poecilia reticulata) из Тринидада быстро развиваются в ответ на давление окружающей среды и являются прекрасной моделью для изучения экологии и эволюционной биологии [Reznick, 1996; Reznick, 1997; Houde, 1997; Magurran, 2005]. Эти живородящие рыбки распространены в северных горах Тринидада и являются эндемиками ручьев, отличающихся различными экологическими свойствами [Breden, 1999]. Криспо с коллегами [Crispo et al., 2006] отметил, что географические особенности оказывают существенное влияние на генетическую структуру и эволюцию вида. При этом водопады сильно снижают поток генов [Becher, Magurran, 2000]. Рыбки из нижней части ручьев имеют большее разнообразие аллелей, чем те, которые находятся в верховьях, и вероятно, первые выступают более старой, коренной популяцией [Barson et al., 2009; Suk, Neff, 2009]. Особи из низовий быстро и независимо колонизировали и приспособились к окружающей среде выше по течению [Alexander et al., 2006], что привело к параллельным, быстрым изменениям жизненного цикла, поведения и морфологии [Reznick, 1997; Magurran, 2005; Endler, 1995; Reznick et al., 1990]. Эти процессы отчасти ограничивались геологическими особенностями [Becher, Magurran, 2000], но существенно ускорялись за счет высокого уровня хищничества в низовьях [Reznick et al., 1996; Crispo et al., 2006; Hendry et al., 2006].

Для своей работы Дафна Соарес и Хилари С. Бирман использовали гуппи, предки которых вылавливались из реки Гуанапо в горах “Нозерн Рендж” Тринидада. Данная местность характеризуется высоким давлением хищников [Gilliam et al., 1993]. В 2008 году от 20-30 диких беременных самок была получена линия, в меньшей степени подверженная действию материнского и экологического факторов [Reznick, Bryga, 1987]. Летом 2011 году самцы гуппи из этой колонии поступили в Морскую биологическую лабораторию, где были помещены в самодельные емкости с отдельной системой рециркуляции, 12 часовым световым режимом и регулируемой температурой. Рыбок кормили дважды в день хлопьевидным кормом “Tetramin tropical fish”. В начале эксперимента все особи достигали половозрелого возраста.

Рыбки начинали совершать спонтанные прыжки из своего аквариума (понадобилась туго натянутая сетка) через несколько минут адаптации к условиям новой емкости. Подобное поведение осуществлялось спонтанно и не требовало провокации сторонними стимулами. Во время эксперимента каждая рыбка помещалась на 5-20 минут в прямоугольный аквариум из плексигласа (10×25×25 см). Все стенки емкости, кроме одной, были непрозрачными. Со стороны прозрачной стенки помещалось зеркало так, чтобы имелась возможность съемки гуппи сверху и сбоку. Большинство (7 из 11) особей начинало прыгать через несколько минут от начала эксперимента. Две рыбки демонстрировали данное поведение спустя час, а другие две – не стали прыгать. В течение всего периода наблюдения происходила съемка на высокоскоростную видеокамеру (X-PRI camera; Del Imaging, Cheshire, CT) с частотой 1000 кадров в секунду, использовалось программное обеспечение AOS (Del Imaging).

Особи совершали прыжки из неподвижного состояния, немного отодвигаясь назад (до глубины 1,86±1,40 см) за счет взмахов грудными плавниками. Движение вверх осуществлялось выпрямлением из C-образного сгиба тела и взмахами хвоста, которые продолжались, когда рыбка уже находилась в воздухе (высота 6,54±1,92 см). Данное поведение отмечалось как в группах, так и при изоляции одной особи. Максимальная скорость в воде, составляющая 102,36±33,75 см/с, достигалась, когда голова рыбок находилась на границе раздела сред. Максимум скорости в воздухе был слегка выше 123,57±30,0 см/с. Угол между осью головы и поверхностью воды составлял 77.4°±24.91°. При этом особи, прыгающие под углом, близком к прямому, выше взмывали в воздух.

Авторы работы отметили, что прыжки гуппи сопровождаются «хищнической» фазой медленного обратного движения с последующим быстрым рывком вперед и прыжком в воздушную среду. До настоящего времени, отсутствовали сведения о существовании подобного отхода назад до совершения прыжка. В работе было показано, что первые два изгибания тела отражают C-стартовое поведение гуппи. Это, наряду с «хищнической» фазой отхода назад, не исключает возможность того, что подобное поведением связано с бегством от хищников. Стоит отметить, что C-образное изгибание тела другими видами, совершаемые до прыжка, обусловлены именно бегством от хищных рыб.

Так как гуппи имеют медленную «хищническую» фазу, а сам прыжок не провоцируется внешними раздражителями, исследователи полагают, что подобное поведение необходимо для распространения популяции. Это позволяет снизить конкуренцию среди особей [Hamilton, May1977; Comins et al., 1980; Frank, 1986], препятствует близкородственному скрещиванию [Bengtsson, 1978; Chesser, Ryman, 1986; Crespi, Taylor, 1990], играет ключевую роль в подержании положительной популяционной динамики, выживаемости вида, генетической вариабельности, способствует сохранению биоразнообразия [Johnson, Gaines, 1990; Dieckmann et al., 1999; Ferriere et al., 2000].

Тем не менее, данная точка зрения требует дальнейшей проверки путем сравнения популяций низовий и верховий рек. Если приспособление к местным условиям становится доминирующим фактором, оно позволит говорить о том, что вторичные популяции верховий с низким давлением хищников не подвергаются схожему давлению расселения как родительские популяции низовий. Поэтому у особей верховий способность к прыжкам будет выражена в меньшей степени. Подобное снижение адаптивных возможностей после колонизации новых областей обитания описаны в литературе. Чарльз Дарвин отмечал, что многие виды птиц, обитающие на островах, после колонизации утрачивают способность летать [Carlquist, 1965]. Это верно и для некоторых видов насекомых, которые после заселения островов, также перестают летать [Zimmerman, 1948; Carlquist, 1966; Roff, 1990; Trewick, 2000].

Стандартная длина рыбок (см)1,85±0,35
Вес рыбок (г)98±10
Высота прыжка (см, длин тела)6,54±1,92; 3,52±0,96
Максимальная скорость в воздухе (см/с)123,57±30,0
Максимальная скорость в воде (см/с)102,36±33,75
Угол прыжка (°)77,4±24,91
Глубина под водой до прыжка (см, длин тела)1,86±1,40; 1,04±0,73


——
www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0061617

Здесь находится скрытый текст. Для его просмотра необходимо зарегистрироваться.

Реакция постоянных читателей:

Заметил ошибку, тык*:

 Orphus

Комментарии Вконтакте:

Почему гуппи прыгают?: 1 комментарий

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

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