Исследование «шагающих» акул на ранних стадиях жизни

Учёные из Флоридского Атлантического университета (FAU) и их австралийские коллеги впервые изучили, как меняется способность к «ходьбе» и плаванию в процессе раннего развития у эполетной акулы (Hemiscyllium ocellatum). Эта небольшая (около 90 см) донная акула, обитающая на рифах, может «ходить» как в воде, так и вне её, извивая телом и отталкиваясь плавниками-веслами.

Эполетные акулы, обитающие на мелководьях южной части Большого Барьерного рифа, сталкиваются с короткими периодами повышенного уровня CO₂, гипоксии (низкого кислорода) и колебаниями температур, когда отлив изолирует участки рифа. Примечательно, что эта акула способна выживать в условиях полной аноксии (отсутствия кислорода) в течение двух часов без негативных последствий и при более высокой температуре, чем большинство других животных, устойчивых к гипоксии.

Способность эффективно перемещаться между микроареалами в таких сложных условиях может напрямую влиять на их выживание и физиологические реакции на изменение климата. Однако кинематика (движения тела) этих акул изучена мало, а существующие работы фокусировались только на взрослых особях. До настоящего момента не было исследований, посвящённых локомоции (способу передвижения) на ранних стадиях жизни.

Поскольку локомоторные способности могут быть ключом к устойчивости этих акул, исследователи из FAU совместно с Университетом Джеймса Кука и Университетом Маккуори изучили различия в ходьбе и плавании у новорождённых (недавно вылупившихся) и молодых особей.

Неонатальные акулы сохраняют эмбриональное питание через внутренний желточный мешок, что приводит к выпуклому брюшку. В отличие от них, молодые особи более стройные, так как активно питаются червями, ракообразными и мелкой рыбой. По мере развития запас желтка уменьшается, и акула переходит к активному поиску пищи.

Из-за различий в форме тела учёные ожидали увидеть разницу в локомоторных характеристиках. Чтобы проверить гипотезу, они изучили кинематику передвижения неонатальных и молодых акул в трёх режимах: медленная-средняя ходьба, быстрая ходьба и плавание. Для этого использовались 13 анатомических ориентиров вдоль плавников, поясов и средней линии тела. Были количественно оценены осевая кинематика тела (скорость, амплитуда и частота взмахов хвоста, кривизна тела), изгиб тела, вращение плавников, коэффициент опоры и кинематика хвоста.

Неожиданные результаты, опубликованные в журнале Integrative and Comparative Biology, показали, что различия в форме тела не повлияли на кинематику между двумя возрастными группами. Общая скорость, вращение плавников, осевой изгиб, частота и амплитуда взмахов хвоста были одинаковыми.

Данные свидетельствуют, что локомоторная кинематика сохраняется у эполетных акул при переходе от неонатальной стадии к молодой, даже несмотря на изменение стратегии питания. Это указывает на то, что способность к передвижению в воде у новорождённых акул не страдает из-за наличия желточного мешка и связанных с ним изменений формы тела.

«Изучение локомоции эполетной акулы позволяет понять способность этого вида — и, возможно, родственных видов — перемещаться в условиях своей среды обитания и уходить от угроз», — сказала старший автор работы Марианна Э. Портер, доктор философии, доцент кафедры биологических наук FAU.

По её словам, эти локомоторные черты являются ключевыми для выживания небольшого донного мезохищника, который прячется в расщелинах рифа от воздушных и водных хищников. Эти же черты могут быть связаны и с устойчивой физиологической работой в сложных условиях, включая изменения климата.

Изучение связи между локомоцией и физиологическими механизмами, необходимыми для переноса сложных условий, представляет собой следующий важный шаг в понимании того, как эта группа важных мезохищников отреагирует на будущие условия океана.