Мир дикой природы, каким бы прекрасным он ни казался взгляду со стороны, это очень опасное и жестокое место, где есть добыча и охотник. На протяжении миллионов лет между этими группами точится эволюционная гонка вооружений. Арсенал хищников велик, от когтей и клыков до ядов и эхолокации. Но и потенциальная добыча не отстает, демонстрируя то мастерство камуфляжа, то умение менять габариты, то обзаведясь броней или острыми иглами на теле. Одной из самых, можно сказать, изысканных тактик отпугивания хищников является наличие ложных глаз на теле животного. Такая пассивная защита вводит в заблуждение охотника, пытающегося подкрасться к своей жертве. Глаза на спине подают ему сигнал, что его видят, а потому запланированная атака исподтишка может быть неэффективной. Ученые из Института химической экологии общества имени Макса Планка (Йена, Германия) решили детально рассмотреть, как ложные глаза добычи влияют на нападающего. В чем секрет ложных глаз, какие могут быть конфигурации, и как ведет себя хищник, видя их? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Многие виды животных, которые являются добычей для кого-то, обладают необычными отметинами на теле, которые крайне похожи на глаза позвоночных. Эти отметины называют глазными пятнами или ложными глазами.


Примеры ложных глаз у бабочек семейства нимфалид (Nymphalidae): a — cатириды (Satyridae), b — нимфалиды настоящие (Nymphalinae).

Первыми в голову приходят, конечно же, бабочки (чешуекрылые), но они далеко не единственные, кто использует ложные глаза. Этот прием также распространен среди многих видов прямокрылых и жесткокрылых насекомых, и даже среди рыб.


Пример ложных глаз у рыб: a – тамарин сияющий зеленый (Halichoeres radiatus, молодняк); b — четырёхглазая рыба-бабочка (Chaetodon capistratus); c — краснохвостый луциан (Lutjanus synagris); d — трецветная качама (Holacanthus tricolor, молодняк); e — Stegastes adustus; f — Stegastes diencaeus.

У ложных глаз имеется две функции: поиск партнера и отпугивание/отвлечение хищников. Естественно, вторая функция куда более важна, чем первая. То, какой тактики защиты придерживается владелец ложных глаз, часто зависит от их положения. К примеру, расположенные на периферии пятна у бабочек Bicyclus anynana и Lopinga achine помогают им избежать повреждений более важных частей тела. Другими словами, хищник, пытающийся атаковать голову бабочки, атакует края ее крыльев, потому бабочка получит повреждения, но выживет.

Порой глазные пятна могут быть просто гигантскими, как у бабочек вида павлиний глаз (Aglais io). В этом случае расчет не на смещения траектории атаки, а на неприятие (отвращение) со стороны атакующего. Изначально такое объяснение не было тепло принято научным сообществом. Однако в последствии исследования показали, что реакция отвращения у хищников вызвана врожденным или приобретенным неприятием добычи с ярким окрасом. Дополнительным фактором является то, что подобные большие глазные пятна сильно напоминают глаза хищников. Это, можно сказать, вызывает когнитивный диссонанс у атакующего, который планировал напасть на бабочку, а видит перед собой кого-то больше и опаснее, чем он сам.


Совиная бабочка (Caligo martia) названа так из-за ее уникального окраса крыльев и наличия двух больших пятен, напоминающих в целом облик совы.

Факту наличия глазных пятен уделялось достаточно много внимания ученых, чего не скажешь о цветах и формах этих пятен. Существует теория, утверждающая, что глазные пятна состоят из множества радиальных кругов из-за радиального развития пигментированных клеток от центра каждого пятна.

Тем не менее столь простая конфигурация пятен может быть крайне заметной для определенных рецептивных полей* позвоночных, особенно для птиц.

Рецептивное поле сенсорного нейрона* — участок с рецепторами, которые при воздействии на них определённого стимула приводят к изменению возбуждения этого нейрона.

Кроме того, концентрические круги субъективно напоминают обращенные вперед глаза. Несколько видов птиц и рептилий чувствительны к незаметным сигналам взгляда и реагируют более отталкивающе, когда взгляд направлен прямо на них, чем когда он направлен в сторону.

Следовательно, если глазные пятна воспринимаются как глаза хищника, то обращенные вперед глазные пятна будут особенно эффективны. В таком случае кажется, что они смотрят на хищников, приближающихся с самых разных направлений. И наоборот, эффективность глазных пятен, состоящих из эксцентричных кругов, будет сильно зависеть от направления приближения хищника. Другими словами, если пятна выглядят как глаза, смотрящие влево, то их эффективность при атаке справа будет ниже, чем при атаке слева.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые решили проверить эту гипотезу на практике.

Подготовка к опытам

Роль кровожадных и беспощадных хищников исполнили цыплята обычной домашней курицы (Gallus gallus domesticus). Всего было задействовано 126 цыплят.


Изображение №1

Роль добычи сыграли искусственные мотыльки, созданные путем прикрепления бумажных треугольников (44 мм у основания и 37 мм высотой) поверх червей вида Tenebrio molitor. С помощью Adobe Illustrator 14 ученые создали три типа добычи с глазными пятнами, состоящими из меньшего серого круга внутри большого белого. Типы добычи отличались направлением взгляда ложных глаз: влево, прямо и вправо. Также были изготовлены тренировочные стимулы (добычи) без глазных пятен, но с пятнистым узором (слева на изображении №1).

Перед проведением фактических испытаний цыплята прошли этап подготовки и тренировки. В первый день после вылупления цыплятам давали возможность акклиматизироваться в лаборатории в течение 1 часа, после чего их случайным образом распределяли в один из трех экспериментов (N = 42 особи на эксперимент). Цыплят в каждом из трех экспериментов затем случайным образом распределяли в одну из трех экспериментальных групп (N = 14 особей на группу).


Изображение №2

Всех цыплят обучали атаковать тренировочные стимулы, прикрепленные к задней стенке тестовой камеры. Протокол испытания был идентичен во всех трех экспериментах, но в каждом эксперименте использовалась другая геометрия камеры (схемы выше). Длина камеры составляла 50 см, а ширина 15 см. Однако угол между боковыми стенками и задней стенкой различался в разных экспериментах. С внутренней стороны камеры угол между левой стеной (если смотреть на заднюю стенку) и задней стенкой составлял 135° в эксперименте 1, 90° в эксперименте 2 и 45° в эксперименте 3. Такое расположение означало, что цыплята могли приближаться к добыче, прикрепленной к задней стенке, только слева от нее, прямо и справа от нее соответственно.

В первый день цыплят тренировали искать пищу самостоятельно. Для этого по камере разбрасывали пищевые крошки и помещали туда цыплят, которые со временем научились их быстро склевывать. На второй день проходила тренировка с червями, прикрепленными к задней стенке камеры. На третий день этот тренинг повторялся, но с добавлением искусственного мотылька с пятнистым окрасом, который частично скрывал червя из виду. На четвертый день мотылек полностью закрывал червя.

На пятый день цыплят случайным образом распределяли в одну из трех экспериментальных групп (n = 14 в группе). К центру задней стенки на высоте 10 см от пола прикрепляли единственную добычу. Отличия между экспериментальными группами заключалось в положении центрального серого кружка на глазных пятнах искусственных мотыльков. Каждому цыпленку давалось по 10 минут на попытку.

Наблюдатели (ученые) регистрировали латентный период (задержки) для нападения на добычу и наличие/отсутствие поведения приближения-отступления, т. е. любые проявления реакции в ответ на ложные глаза.

Результаты опытов

После обучения, в котором применялись мотыльки без ложных глаз, все цыплята успешно атаковали добычу в течение первых 2 секунд. Другим словами, они не проявляли латентности реакции на добычу или каких-либо сомнений. Но в ходе испытаний, когда ложные глаза были, всем особям требовалось больше 2 секунд на атаку. Это указывает на то, что глазные пятна имеют сдерживающий эффект.


Изображение №3

В эксперименте 1, когда цыплята подходили слева от жертвы, наблюдалась значительная разница в средней задержке подхода к жертве (основной эффект: F2, 39 = 14.06, p < 0.0001). Средняя латентность атаки не отличалась между группой со смещением влево и центральной группой (estimate = -0.09 ± 1.74, df = 39, t = 0.049, P = 0.9987). Однако цыплятам в обеих этих группах требовалось больше времени, чтобы напасть на добычу, чем цыплятам из группы со сдвигом вправо.

В эксперименте 2, когда цыплята приближались к добыче прямо, не было существенной разницы в средней латентности атаки среди всех экспериментальных групп.

Наконец, в эксперименте 3, когда цыплята подходили справа от жертвы, наблюдалась значительная разница в средней задержке приближения между всеми тремя условиями опыта. Средняя латентность атаки не отличалась между группой со смещением вправо и центральной группой. Однако цыплятам в обеих этих группах требовалось больше времени, чтобы атаковать добычу, чем цыплятам в группе со сдвигом влево.


Изображение №4

Аналогичные тенденции наблюдались в поведении приближения-отступления. В эксперименте 1, когда цыплята приближались к добыче слева от нее, не было существенной разницы между группой со смещением влево и по центру в количестве цыплят, демонстрирующих такое поведение. Однако в обеих этих группах больше цыплят демонстрировали такое поведение, чем в группе со сдвигом вправо.

В эксперименте 2, когда цыплята приближались к добыче прямо, не было существенной разницы в количестве цыплят, демонстрирующих такое поведение среди всех трех вариантов опыта.

Наконец, в эксперименте 3, когда цыплята подходили справа от добычи, группы со сдвигом вправо и по центру не различались по количеству цыплят, демонстрирующих такое поведение.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

Вышеописанные результаты опытов означают, что эффективность ложных глаз зависит от их конфигурации и направления приближающегося хищника. Когда цыплята приближались к добыче прямо, конфигурация глазных пятен не оказывала существенного влияния на их поведение.

Однако, когда цыплята приближались к добыче сбоку, то их атака замедлялась, если ложные глаза также были смещены в эту сторону, и не замедлялась, если пятна были смещены в противоположную. Другими словами, когда цыпленок атаковал добычу, к примеру, справа, то не обращал внимания на пятна, которые «смотрели» влево. Если же пятна тоже были направлены вправо, то в поведении цыпленка наблюдались определенные задержки. Также наблюдалось поведение приближения-отступления, если траектория атаки цыпленка совпадала с линией взгляда ложных глаз.

Подобные наблюдения говорят о том, что ложные глаза, состоящие из концентрических кругов, могут обеспечивать большую защиту, нежели глаза со смещенными центральными кругами, когда хищник может атаковать с непредсказуемого направления. Другими словами, если ложные глаза смотрят прямо, то они лучше защищают от атак и с флангов, и с тыла. В этом случае возникает эффект «Моны Лизы», встречающийся в живописи, когда портрет будто переводит взгляд вслед за смотрящим на него человеком.

В ходе опытов ученые не проверяли, воспринимают ли цыплята глазные пятна как настоящие, однако их реакция во время атаки согласуется с выводами, сделанными в предыдущих исследованиях. Вероятней всего, цыплята считали добычу со смещенным взглядом менее отталкивающей, так как глаза смотрят куда-то в сторону, а не прямо на них. Следовательно, это уменьшает риск быть замеченным добычей, хищником или конкурентом. И это может быть результатом врожденной ответной реакции, выработанной в ходе эволюции.

Если положение глазных пятен и их конфигурация играют столь важную роль в защите, вызывая определенную реакцию у хищников, то вполне логично предположить, что положение потенциальной добычи в среде обитания, как и другие экологические факторы также играют роль. Следовательно, обладая определенной конфигурацией пятен гипотетическая бабочка будет подстраиваться под это, усаживаясь на ветки, деревья и т. д. Таким образом, чтобы максимизировать защитный эффект этих пятен. Важен и фактор ареала обитания, который также может влиять на внешний вид и конфигурацию пятен и поверхности тела вокруг, чтобы более эффективно замаскировать тело и/или более ярко выделить именно ложные глаза.

В любом случае данное исследование не только подтверждает, что ложные глаза это куда более сложная система защиты, чем считалось ранее, но помогает узнать больше о том, как взаимодействуют организмы, как в ходе эволюции формировались различные виды, и как биологические системы реагируют на различные изменения среды.

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?