Рыбы разных видов используют различные визуальные сигналы для охоты

Исследователи описали, как личинки рыб полагаются на видоспецифичные комбинации зрения и движения для обнаружения и поимки добычи.

Исследование опубликовано в eLife. Редакторы отмечают использование современных количественных методов для характеристики и сравнения поведения пяти различных видов рыб, чтобы понять, какие охотничьи стратегии консервативны, а какие дивергировали в ходе эволюции. Результаты признаны убедительными и представляющими интерес для этологов и исследователей нейронных основ поведения.

Личинки рыб-зебр широко используются как модельная система для изучения нейронных механизмов поведения, включая захват добычи. Однако неясно, универсален ли набор и последовательность движений, используемых данио-рерио при охоте, для других видов лучепёрых рыб — большой и разнообразной группы, составляющей более 95% всех ныне живущих видов рыб. Многие из этих видов испытывают сходные экологические давления, но могли выработать разные решения для обнаружения, отслеживания и атаки добычи.

«Данио-рерио — мощная модель для изучения поведения рыб, но это всего лишь одна точка на гораздо большей эволюционной карте», — говорит соавтор исследования Дункан Мернс.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда сравнила охотничье поведение данио-рерио с поведением пяти других видов лучепёрых рыб, включая четыре вида африканских цихлид и японскую медаку, чья линия разошлась с линией данио-рерио около 240 миллионов лет назад.

«Мы использовали высокоскоростные камеры и инструменты отслеживания на основе глубокого обучения, чтобы записать и проанализировать тысячи эпизодов охоты отдельных личинок рыб в контролируемых условиях с живой добычей», — объясняет соавтор Сидни Хант.

Анализ выявил различные стратегии среди видов. Все четыре вида цихлид использовали ту же общую бинокулярную стратегию охоты, что и данио-рерио: они сводили глаза, чтобы поместить добычу в центр поля зрения перед атакой. В отличие от них, медака полагалась на монокулярное отслеживание, непрерывно плыла и атаковала сбоку, не сводя глаза.

Это позволяет предположить, что цихлиды и данио-рерио используют бинокулярную диспаратность для оценки расстояния, в то время как медака может вместо этого использовать двигательный параллакс — сигнал о глубине, основанный на положении добычи относительно охотника при его движении в пространстве.

Исследователи также обнаружили явные различия в том, как личинки плавали во время охоты. Цихлиды делали паузы, что, вероятно, помогало бинокулярному восприятию глубины, тогда как медака плавно скользила мимо добычи непрерывным движением. Анализ движений хвоста в общем низкоразмерном «пространстве поз» с помощью метода главных компонент показал, что цихлиды используют более разнообразный набор плавательных «слогов», чем наблюдалось ранее у данио-рерио, включая уникальные модели поведения, такие как закручивание хвоста, зависание и плавание назад после неудачной атаки.

Среди цихлид наблюдались два основных типа атакующих ударов: «атакующее плавание» с симметричными движениями хвоста и более взрывной «захватывающий бросок», которому предшествовало закручивание хвоста. Медака, напротив, использовала единственный боковой удар «боковой взмах». Даже среди близкородственных цихлид количество и разнообразие поведенческих актов значительно различались, что указывает на видоспецифичную специализацию в моторном контроле.

«Наши выводы ставят под сомнение предположение, что поведение данио-рерио является универсальной моделью для личинок рыб», — заключает старший автор Хервиг Байер. «Разные виды полагаются на разные сенсорные сигналы и моторные стратегии даже на очень ранних стадиях развития».