Представители семейства Парусниковых или Копьерылых (Istiophoridae), к числу которых относятся рыба-меч, копьеносец, парусниковые и марлиновые, являются одними из самых загадочных и быстрых морских рыб. Эти обитатели распространены по всему миру и достигают длины до 5 м.  Они являются хищниками, приспособленными к обитанию в пелагической среде. Их тело имеет необычную форму, в частности, верхняя челюсть сильно удлиненна. Предметом многочисленных обсуждений являются основные функции такой челюсти. Информация о хищниках семейства парусниковых поступает в основном благодаря исследованиям содержимого их желудка.

Результаты исследований продемонстрировали наличие глубоких ран на теле жертв, что подтверждает использование удлиненной верхней челюсти в качестве орудия для захвата добычи. Согласно наблюдениям за представителями семейства Парусниковых с отломанными или серьезно согнутыми удлиненными верхними челюстями, тело добычи может быть и без ран. Данное наблюдение поставило под вопрос задействование удлиненной челюсти для захвата добычи. Ученные предполагают, что её основная функция заключается в снижение сопротивления во время плавания.

Используя поведенческий и кинематический анализ, специалисты определили механистическую основу быстрой морфологической адаптации к кормлению, которая особенно подходит для захвата стайной рыбы.

Исследования показали, что парусниковые используют удлиненную верхнюю челюсть для изоляции и захвата добычи, руководствуясь двумя основными стратегиями нападения (перехват и нанесение раны). Скорость кончика верхней челюсти во время нанесения раны настолько велика, что ее можно сравнить с самой высокой скоростью, когда-либо зафиксированной у любого водного позвоночного, включая скорость плавания и движения частей тела. Зафиксированная скорость кончика верхней челюсти была значительно выше, чем потенциально допустимая скорость плавания рыб размером с сардину. Ожидаемое время реагирования и максимальная скорость сардины показали, что этим рыбкам вряд ли удастся избежать столкновения с хищником. Следовательно, при наличии тонкого и жесткого удлинения парусниковым удается переместить часть своего тела (т.е. кончик верхней челюсти) настолько быстро, что добыча не успевает вовремя среагировать, чтобы избежать удара. Следует отметить, что скорость выполнения поворотов парусниковыми не отличается от скорости выполнения поворотов рыбами аналогичной длины без удлиненной верхней челюсти. Основываясь на морфологических данных видов семейства парусниковых и взаимосвязи средней скорости выполнения поворота с длиной тела, можно предположить, что аналогичная скорость перемещения кончика верхней челюсти наблюдается и у всех представителей семейства парусниковых.

Несмотря на то, что эти рыбы являются одними из самых быстрых пловцов, они не перемещаются быстро, для ловли добычи. Напротив, до критической стадии атаки, нанесения раны и перехвата, парусниковые плавают позади косяка сардин (1,17-1 м/с) со скоростью, которая значительно ниже скорости теоретически достижимой этими крупными хищниками. Предыдущие исследования других видов семейства Парусниковых (Голубой марлин (Makaira Nigricans)) также показали, что они проводят большую часть своего времени, медленно перемещаясь, то есть со скоростью менее 1,20 – 1 м/с в течение 97 % времени, лишь изредка развивая скорость 2 — 1 м/с. Более ранние исследования (1940- 1960-е гг.) показали, что представители семейства парусниковых могут развивать скорость до 36 м/с. В недавней теоретической работе ученные предположили, что максимальная скорость рыбы и китообразных на небольшой глубине составляет порядка 10-15 м/с. Очевидно, что для получения более точных данных о максимальной скорости, которую могут развивать большие водные позвоночные необходимо использовать современные методы записи (например, акселерометр).

Основываясь исключительно на скорости, большие рыбы, как и ожидается, поймают мелкую рыбу, но принимая во внимание маневренность и ускорение, крупная рыба часто оказывается в затруднительном положении. Следовательно, использование морфологических адаптаций, которыми можно эффективно маневрировать, например, как парусниковые, может стать решающим в преодолении таких затруднений. Следует заметить, что удлиненную верхнюю челюсть можно встретить не только у представителей семейства парусниковых (например, у веслоносовых и рыбы-пилы), где они, как правило, используются не для захвата, а для сенсорного обнаружения и манипуляции добычей. У некоторых позвоночных встречается удлинение задней части тела (например, хвосты у косаток (Orcinus orca)), которые могут перемещаться быстрее тела и используются различными крупными водными хищниками для облегчения захвата добычи. В предыдущей работе ученные предположили, что пищевое поведение крупных водных позвоночных (как у рыб, так и у китообразных), задействующих для атаки все тело, в значительной степени определяется соотношением размеров хищника и жертвы. Чем меньше добыча относительно хищника, тем больше у нее преимуществ с точки зрения маневренности. Большие водные хищники, например, представители семейства парусниковых, дельфины и киты-горбачи (Megaptera novaeangliae), могут сократить разницу в маневренности за счет концентрации, беспокойства и дезориентации добычи. Альтернативой атаке всем телом одной жертвы может стать нападение на группу жертв путем групповой атаки или применения оружия (хвостов и удлиненной верхней челюсти) для перехвата и ранения, а затем потребление оглушенной и раненной добычи. Когда жертва намного меньше хищника (менее 10-3 длины хищника), как в случае с усатыми китами и китовыми акулами, используется фильтр кормления. Зачастую добыча имеет более высокую маневренность и разница в размерах настолько велика, что, как только хищник определит жертву, она уже не сможет избежать его огромного зевка.

Маловероятно, что сардины могут избежать удара верхней удлиненной челюсти, но ученные все же исследовали данную возможность. Специалисты не наблюдали уклончивого поведения у сардин в результате внедрения парусниковыми удлиненной верхней челюсти в косяк. Рыбы, как правило, реагируют на приближающегося хищника на расстоянии, которое связанно со скоростью хищника и высотой его тела. Хищники с узким поперечным сечением, как у парусниковых, могут приближаться очень близко к добыче, не вызывая реакции бегства. Удлиненная верхняя челюсть дает парусниковым дополнительное преимущество, т.к. она представляет собой скрытый объект, который вызывает минимальное гидродинамическое или визуальное беспокойство у добычи.
Нанесение раны часто приводит к удалению чешуек, но не к гибели добычи в результате контакта с удлиненной верхней челюстью. Ученные исследовали повторное нанесение ран различными представителями семейства парусниковых, которое приводило к накоплению телесных повреждений у многих сардин в каждой группе. Известно, что у хищников водной и наземной экосистемы широко распространено преследование. Постепенное нанесение повреждений характерно для стадных животных, например, дикие псы (Lycaon Pictus), волки (Canis lupus) и касатки (Orcinus orca), с жестко регулируемым членством в группе на основе индивидуального признания. При этом пелагические костистые рыбы живут в группах деления. Для сравнения перехват настолько ловкий, что оставляет мало или вообще не оставляет следов на теле жертвы, и это очень эффективный метод захвата. Далее приводится объяснение, почему анализы содержимого желудка предоставили столь противоречивые результаты (наличие добычи с и без ран на теле).

Нападения парусниковых сопровождались изменениями в положение тела, цвета и рисунка, которые, в свою очередь, могли выполнять несколько функций. Поднятый спинной плавник (парус) и брюшные плавники, вероятно, выступают в качестве органов управления для улучшения равновесия тела. Поэтому специалисты предположили, что поднятие данных плавников повышает точность выполнения перехвата и нанесения раны. Кроме того, поднятие спинного плавника также наблюдалось до совершения атаки, значит, плавник может задействоваться для сбора жертв в группу. Изменение цвета и рисунка вдоль тела может быть связано с внутривидовой коммуникацией. Парусниковые всегда атаковали по одному (даже если до 40 особей присутствует вокруг косяка), по-видимому из-за опасности травмирования при нанесении ран. Когда и каким образом они сигнализируют друг другу для установления порядка кормежки требует дальнейшего исследования.

Морфологические исследования показали различия в морфологии верхней удлиненной челюсти между разными видами семейства парусниковых (например, длинная овальная верхняя челюсть с боковыми зубчиками у парусниковых), более короткая верхняя челюсть у марлиновых и очень длинная гладкая и ровная, как меч у меч-рыбы. Еще одной характерной морфологической особенностью парусниковых является их большой спинной плавник (парус), который значительно меньше у представителей семейства парусниковых. Его роль в сборе рыбы в группу и/или стабилизации тела во время нанесения ран требует дальнейшего изучения. Очевидно, что сравнительные исследования морфологии и поведения различных видов семейства парусниковых необходимы для того, чтобы пролить дополнительный свет на эволюцию этих морфологических признаков.
——
P. Domenici, A. D. M. Wilson, R. H. J. M. Kurvers, S. Marras, J. E. Herbert-Read, J. F. Steffensen, S. Krause, P. E. Viblanc, P. Couillaud and J. Krause. How sailfish use their bills to capture schooling prey. Proc. R. Soc. B June 7, 2014; 1471-2954