Турбулентность говорит морским ежам, что пора оседать
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и Морской лаборатории Бодега обнаружили, что турбулентность от волн, разбивающихся о скалистый берег, служит сигналом для личинок пурпурного морского ежа (Strongylocentrotus purpuratus), что пора оседать и искать место для превращения во взрослую особь. Работа опубликована 8 апреля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Двухэтапный жизненный цикл
Как и у многих прибрежных животных, у пурпурных морских ежей жизнь делится на две стадии. Микроскопические личинки, непохожие на взрослых особей, дрейфуют в толще океана около месяца, прежде чем осесть на скалистом берегу и превратиться в знакомого колючего ежа.
Проблема поиска "правильного места"
На коротких дистанциях личинки могут реагировать на химические сигналы в воде, например, на вещества, выделяемые водорослями на камнях. Однако оставалось неясным, как личинки понимают, что они уже достаточно близко к нужной среде обитания — скалистым мысам, которые на калифорнийском побережье чередуются с протяжёнными пляжами с меньшей турбулентностью.
Эксперимент с турбулентностью
Чтобы проверить гипотезу о роли турбулентности, учёные использовали устройство Тейлора–Куэтта. Оно создаёт сдвиговые силы в жидкости между двумя вращающимися цилиндрами, имитируя турбулентность у скалистого берега.
- Личинок, прошедших через турбулентность в этом устройстве, затем подвергали воздействию ионов калия — известного химического сигнала к оседанию.
- Результат: Личинки, испытавшие турбулентность, реагировали на химический сигнал раньше в своём развитии, чем те, что не были ей подвержены. Причём ни турбулентность, ни химический сигнал по отдельности не вызывали оседания на этой ранней стадии.
Двухшаговый механизм оседания
Эксперимент показал, что переход от свободного плавания к жизни на камне — процесс из двух шагов:
- Турбулентность переводит личинок в состояние "готовности к оседанию".
- Химический сигнал (например, от водорослей) непосредственно запускает процесс прикрепления и метаморфозы в молодого ежа.
Этот механизм может быть распространён и среди других видов, оседающих в прибрежной зоне. Как именно личинки детектируют турбулентность (возможно, через рецепторы, чувствительные к растяжению), — вопрос для дальнейших исследований.