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

[user]
Reznick DN, Rodd FH, Cardenas M (1996) Life-History Evolution in Guppies (Poecilia reticulata: Poeciliidae). IV. Parallelism in Life-History Phenotypes. The American Naturalist 147: 319–338.
Reznick D (1997) Evaluation of the Rate of Evolution in Natural Populations of Guppies (Poecilia reticulata). Science 275: 1934–1937
Houde A (1997) Sex, color, and mate choice in guppies. Princeton N.J.: Princeton University Press. p.
Magurran A (2005) Evolutionary ecology: the Trinidadian guppy. Oxford; New York: Oxford University Press. p.
Breden F (1999) Molecular Phylogeny of the Live-Bearing Fish Genus Poecilia (Cyprinodontiformes: Poeciliidae). Molecular Phylogenetics and Evolution 12: 95–104
Crispo E, Bentzen P, Reznick DN, Kinnison MT, Hendry AP (2006) The relative influence of natural selection and geography on gene flow in guppies. Molecular Ecology 15: 49–62
Becher SA, Magurran AE (2000) Gene flow in Trinidadian guppies. Journal of Fish Biology 56: 241–249
Barson NJ, Cable J, Van Oosterhout C (2009) Population genetic analysis of microsatellite variation of guppies (Poecilia reticulata) in Trinidad and Tobago: evidence for a dynamic source-sink metapopulation structure, founder events and population bottlenecks. Journal of Evolutionary Biology 22: 485–497
Suk HY, Neff BD (2009) Microsatellite genetic differentiation among populations of the Trinidadian guppy. Heredity 102: 425–434
Alexander HJ, Taylor JS, Wu SS-T, Breden F (2006) Parallel evolution and vicariance in the guppy (Poecilia reticulata) over multiple spatial and temporal scales. Evolution 60: 2352–2369
Endler J (1995) Multiple-trait coevolution and environmental gradients in guppies. Trends in Ecology and Evolution 10: 22–29
Reznick D, Bryga H, Endler J (1990) Experimentally induced life-history evolution in a natural population. Nature 346: 357–359
Hendry AP, Kelly ML, Kinnison MT, Reznick DN (2006) Parallel evolution of the sexes? Effects of predation and habitat features on the size and shape of wild guppies. Journal of Evolutionary Biology 19: 741–754
Gilliam J, Fraser D, Alkins-Koo M (1993) Structure of a tropical stram fish community: a role for biotic interactions. Ecology 74: 1856–1870
Reznick D, Bryga H (1987) Life history evolution in guppies (poecillia reticulata): 1. Phenotypic and genetic changes in an introduction experiment. Evolution 4: 1370–1385
Hamilton WD, May RM (1977) Dispersal in stable habitats. Nature 269: 578–581
Comins H, Hamilton W, May R (1980) Evolutionarily stable dispersal strategies. Journal of Theoretical Biology 82: 205–230
Frank S (1986) Dispersal polymorphisms in subdivided populations*. Journal of Theoretical Biology 122: 303–309
Bengtsson B (1978) Avoiding inbreeding: at what cost? Journal of Theoretical Biology 73: 439–444
Chesser RK, Ryman N (1986) Inbreeding as a Strategy in Subdivided Populations. Evolution 40: 616–624
Crespi BJ, Taylor PD (1990) Dispersal Rates Under Variable Patch Density. The American Naturalist 135: 48–62
Johnson ML, Gaines MS (1990) Evolution of Dispersal: Theoretical Models and Empirical Tests Using Birds and Mammals. Annual Reviews of Ecological Systems 21: 449–480
Dieckmann U, O’Hara B, Weisser W (1999) The evolutionary ecology of dispersal. Trends in Ecology and Evolution 14: 88–90
Ferriere R, Belthoff JR, Olivieri I, Krackow S (2000) Evolving dispersal: where to go next? Trends in Ecology and Evolution 15: 5–7
Carlquist S (1965) Island Life: The Natural History of the Islands of the World. New York, NY: Natural History press. p.
Zimmerman E (1948) Insects of Hawaii. Honolulu, Hawaii: University of Hawaii Press. p.
Carlquist S (1966) The Biota of Long-Distance Dispersal. I. Principles of Dispersal and Evolution. The Quarterly Review of Biology 41: 247–270
Roff DA (1990) The Evolution of Flightlessness in Insects. Ecological Monographs 60: 389–421
Trewick SA (2000) Molecular evidence for dispersal rather than vicariance as the origin of flightless insect species on the Chatham Islands, New Zealand. Journal of Biogeography 27: 1189–1200
[/user]

Похожие статьи:

Эволюция плаценты в семействе Пецилиевых

«Азиатские стеллажи» для разведения гуппи

Развитие малька гуппи

Практика изменения пола рыб в аквариумном рыбоводстве

Получение односамцовой популяции гуппи при помощи экстракта Трибулуса террестрис

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

× один = два

One thought on “Почему гуппи прыгают?”

  1. Во время отпуска гуппи выпрыгнула на пол и умерла. Нашла только усохшую мумию.