Учёные нашли «Лаки Люка» морей

Мезозоопланктонные рачки-копеподы ежедневно фильтруют воду в поисках микроскопической пищи (водорослей) с эффективностью, сопоставимой с поиском двух рисовых зёрен в кубометре сиропа. Они пропускают через себя объём воды, примерно в миллион раз превышающий объём их собственного тела. Задача нетривиальна, поскольку на их масштабе вода по консистенции похожа на сироп, а сами копеподы слепы.

Учёные из Национального института водных ресурсов (DTU Aqua) и DTU Физики (Технический университет Дании) под руководством профессора Томаса Кьёрбо исследовали технику захвата добычи у двух видов копепод, питающихся из засады. Используя высокоскоростную видеосъёмку, они впервые смогли зафиксировать и описать механизм их атаки. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Эффект «Лаки Люка»

Ранее было известно четыре способа, которыми зоопланктон решает задачу поиска пищи в «сиропообразной» воде. Датские учёные описали механизм для последнего из них: как некоторые копеподы совершают невероятно точные и быстрые атаки на одноклеточную добычу, предварительно засекая её с помощью гидродинамических сигналов.

Решение, используемое копеподами-«засадчиками», профессор Кьёрбо называет эффектом Лаки Люка: «Наши записи показывают, что субмиллиметровые рачки ускоряются до скорости 100 мм/с за несколько миллисекунд, одновременно поворачиваясь на 180 градусов. Подобно Лаки Люку, который быстрее своей тени, копеподы прыгают вперёд так быстро и точно, что, образно говоря, «стряхивают» с себя вязкий пограничный слой, приближаясь к добыче достаточно близко, чтобы схватить её конечностями».

Вязкий пограничный слой — это слой воды, который рачок увлекает за собой при движении в вязкой среде. Чем крупнее животное и чем быстрее оно плывёт, тем тоньше этот слой.

Требует мышечной силы

Питание из засады, когда хищник пассивно ждёт добычу и захватывает её быстрой внезапной атакой, имеет преимущества перед активным поиском: меньше затраты энергии и ниже риск быть замеченным другими хищниками. У таких специалистов, как Oithona, низкая скорость метаболизма и смертность по сравнению с копеподами того же размера, использующими активные стратегии.

Однако эта тактика не универсальна. Для успешной атаки нужна обтекаемая форма, мощная мускулатура для сверхбыстрого движения и высокоразвитые сенсорные способности для точного определения местоположения добычи перед прыжком. Поэтому внезапные атаки — не самая распространённая техника среди мелких животных.

Значение для науки

Изучение техники захвата добычи у копепод — ключ к пониманию стратегий и механизмов в морских пищевых цепях, от которых в конечном итоге зависит и рыба на нашем столе.

«Мы разрабатываем так называемые trait-based модели, описывающие свойства (черты) особей, а не видов, например, различные стратегии питания. Понимая механизмы индивидуального взаимодействия, мы можем экстраполировать данные на другие виды и ситуации, описывая весь зоопланктон на основе пяти свойств, вместо того чтобы детально изучать каждый отдельный вид», — объясняет Томас Кьёрбо.

Технические сложности съёмки

Ранее исследования техники питания копепод, создающих ток воды для фильтрации, проводили, прикрепляя рачка к волоску перед объективом камеры. Для изучения прыжков этот метод не подходит. Поскольку камера при съёмке 2000 кадров в секунду может записывать только 1 секунду видео, момент атаки нужно поймать с ювелирной точностью. Это потребовало огромного терпения и доли везения, что, вероятно, и стало причиной, по которой такие съёмки не проводились ранее.