Їсти, щоб сховатись

Їсти, щоб сховатись

У світі, де є хижаки, без маскування не обійтись. Комахи досягли видатної майстерності в мистецтві камуфляжа. Злитись з поверхнею листа або прикинутись гілочкою — це вони можуть запросто. Але багато дрібних жуків-листоїдів, зокрема земляні блішки, здається, зовсім не стараються бути непомітними. Вони сидять на верхній, добре освітленій поверхні листа, і забарвлення у них не камуфляжне. Більше того, поїдаючи лист, вони залишають дірки — явний знак своєї присутності, який привертає увагу численних комахоїдних птахів. Як же листоїди захищаються від хижаків?

Таке питання виникло у Девіда Ху (David L. Hu), доцента Технологічного інституту штату Джорджія (США). Даною проблемою він зайнявся не один, а залучив біологів з Зоологічного інституту Китайської академії наук, Університету штату Нью-Йорк в Стоуні-Брук і Національного музею природознавства у Вашингтоні (США). Вчені дійшли висновку, що як камуфляж жуки використовують прогризені в листі отвори.

Згідно теорії ефективності візуального пошуку, об'єкт важче виявити, коли навколо нього присутні додаткові відволікаючі елементи. Ефективність пошуку залежить від того, наскільки ці елементи схожі один на одного і на сам об'єкт. Спостерігаючи за земляними блішками (Alticini), дослідники помітили, що проїдені ними в листі дірки співрозмірні до тіл жуків, тобто можуть служити відволікаючими елементами. І дійсно, на дірявому листі жука складніше помітити.

В лісах Китаю і Болівії біологи зробили 25 фотографій дорослих листоїдів і пошкодженого ними листя. Сфотографовані жуки представляли 15 видів. На підставі цих фотографій вчені підрахували площі отворів і тіл комах.

Вони помітили, що дірочки на верхній, сонячній поверхні листя прогризають тільки дрібні види листоїдів. Ті, що побільше, годуються на нижньому боці або об'їдають лист з краю. Багато сфотографованих жуків дуже малі: розмір їх тіл коливається від 1 до 8 мм. Зроблені ними отвори не завжди наскрізні. Іноді жуки з'їдають тільки верхній шар листа, залишаючи на ньому бурі або білі відмітини. Коли лист проїдений наскрізь, діра виглядає темною. Форма отворів стандартна, кругла, а їх площа зазвичай удвічі менша від площі тіла жука.

Вчені обробили фотографії, зроблені в польових умовах, і отримали на їх основі 29 комп'ютерних зображень. На кожному з них був зелений лист з трьома жуками Altica cirsicola. На контрольному зображенні лист був цілий, а решта двадцять вісім мали різну кількість дірок різного розміру. Отворів було 5, 10, 50 або 100, а також сім варіантів співвідношення площі отвору до площі тіла жука (1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 4 і 8). Ці зображення у випадковому порядку показували 32 дорослим піддослідним, які повинні були якомога швидше знайти на кожному листі трьох жуків. На різних фотографіях жуки і дірки розташовувались в різних місцях.

Виявилось, що на цілому зеленому листі людина знаходить жука за 0,79 с, а на листі з п'ятьма отворами — за 0,86 с (на 9% довше). При подальшому збільшенні числа дірочок час пошуків зростає повільніше, проте при ста отворах він збільшується до 0,91 с при розмірі діри, що дорівнює розміру жука, тобто майже на 15% в порівнянні з цілим листом.

Ефективність пошуків значно знижується, коли жук і отвори схожого розміру. Якщо збільшувати площу дірочок, жуки знаходяться швидше. Однак якщо отвір перевищує розміри жука більш ніж удвічі, час пошуку знову зростає. При восьмикратній різниці середній час пошуку складає 0,89 с.

Отже, найважче знайти жука серед отворів розміром з нього самого, проте земляні блішки прогризають дірки вдвічі менші. Виявляється, зробити отвір побільше вони просто не в змозі.

Вчені вважають, що розмір отвору залежить від двох чинників. Перш за все, важлива рухливість передньої частини тіла. Жук їсть, стоячи на місці і поводячи з боку в бік головою і передньогрудьми. Від того, на який кут він може їх відхилити, залежить ширина отвору. Максимальна амплітуда, яку спостерігали дослідники, становила 53°.

Другий фактор — об'єм передньої кишки. Жук за раз прогризає тільки одну дірку і потім відпочиває. Трапеза триває в середньому 12 хвилин, пауза — близько 45 хвилин. За допомогою комп'ютерної томографії вчені визначили об'єм передньої кишки у A. cirsicola — він дорівнює 3,4 мм³. Це приблизно втричі більше, ніж об'єм з'їденої рослинної тканини (1,3 мм³). Однак після трапези передня кишка жука повна. Під час відпочинку частина їжі перетравлюється і переміщується далі по кишечнику, звільняючи приблизно третину передньої кишки для нової порції. Тоді жук знову приступає до їжі, створюючи чергову дірку.

Спостереження показали, що A. cirsicola залишається на листі приблизно 8 годин на добу і витрачає на їжу чверть цього часу. Їсть він з постійною швидкістю 0,0018 мм³/с. Отже, за одну «зміну» жук може зробити в середньому 13,8 отворів площею вдвічі менше за себе. Таке поєднання розміру і кількості отворів можна вважати достатнім для маскування.

Крім того, різні види жуків залишають отвори різної глибини і, отже, різного кольору: він може бути і коричневим, і чорним і зазвичай збігається з кольором тіла жука.

В природних умовах отвір, залишений жуком після трапези, не більший від нього самого. Однак якщо жук давно об'їдає лист або він на ньому не один, дірки можуть опинитись близько одна до одної і навіть злитись, що, природно, позначиться на їх розмірі. Спочатку ця обставина полегшить полювання птахові, але коли розмір отвору перевищить розмір жука в 4-8 разів, час пошуку знову збільшиться. Так що кілька злитих дрібних отворів можуть бути навіть корисними.

Земляні блішки живуть в тропічних лісах, де щільність комахоїдних птахів висока і конкуренція між ними жорстка. Дрібні комахоїдні птахи вагою 10-14 г повинні багато їсти, тому що у них висока швидкість метаболізму. В пошуках здобичі вони прочісують поглядом листя, і плямистий камуфляжний фон повинен ускладнювати їм пошуки. Однак поки що це припущення залишається гіпотезою. Спостережень за жуками і птахами вчені поки не проводили.

Чи можна робити попередні висновки про проблеми пташиного полювання на основі комп'ютерного експерименту за участю людей? Вчені вважають, що можна. Експерименти, в яких людей просять щось знайти, проводять досить часто, і автори цих досліджень вважають, що ефективність пошуку, проведеного людьми або птахами, приблизно однакова. Тому використання добровольців в даному випадку виправдане.

На думку біологів, їм вдалось виявити новий вид камуфляжа. Замість того щоб злитись з фоном, жуки-листоїди його змінюють, поєднуючи харчування з маскуванням. Поки птах вдивляється в плямистий лист, у жука є час втекти. Водночас сама наявність отворів вказує на присутність здобичі і привертає увагу мисливця.

Відомо більше 38 тис. видів листоїдів, зокрема близько 9,9 тис. видів земляних блішок. Це давня родина, що виникла ще в юрському періоді, близько 150 млн років тому. На листоїдів активно полюють птахи, проте жуки успішні і численні, отже, їх захисна стратегія має успіх і прогризений в листі отвір — все-таки не чорна мітка, а камуфляжна пляма.

X

Вхід

Завантажую...