Размер имеет значение: как размер тела определяет доступные органы чувств у морских обитателей
Исследователи из Центра океанической жизни утверждают, что доступные способы восприятия окружающей среды у морских организмов определяются их размером. Именно поэтому киты используют эхолокацию, а бактерии — нет.
Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society of London B 16 сентября 2015 года, показывает, что размер тела является ключевым параметром, структурирующим доступные сенсорные режимы для жизни в океане.
Почему организмы используют разные чувства?
Выживание в водной среде требует эффективного сбора информации для поиска пищи, партнера и избегания хищников. Информация собирается через обоняние, осязание, зрение, слух и эхолокацию. Почему же большинство организмов используют лишь некоторые из доступных чувств?
- Самые мелкие организмы (например, бактерии) в основном полагаются на химические сигналы.
- Для более крупных (например, веслоногих рачков) становится важным также ощущение потоков жидкости («осязание»).
- У еще более крупных организмов возрастает роль зрения (у ракообразных и рыб), слуха (у рыб) и эхолокации (у зубатых китов).
«Мы хотели понять, можно ли найти и объяснить эту закономерность с точки зрения физиологии и физики — двух основных ограничений, определяющих работу любого организма», — говорит один из авторов работы, Эрик А. Мартенс, бывший постдок Центра океанической жизни в DTU Aqua.
Физические ограничения
Чтобы это выяснить, Эрик А. Мартенс, физик Навиш Вадхва и их коллеги проанализировали подводную физику различных сенсорных систем, чтобы найти пределы размера тела, при которых эти чувства могут или не могут функционировать. Например, физический размер глаза не может быть меньше, чем позволяют его фоторецепторные единицы на основе опсиновых молекул.
Анализ показал, что размер действительно имеет решающее значение для того, как морские организмы ощущают свою среду. Размер тела определяет доступные сенсорные режимы и, таким образом, выступает в качестве основного структурирующего фактора водной жизни.
«Всё сводится к физике и физиологии. Хотя многие наши теоретические модели являются лишь приблизительными оценками, они удивительно хорошо отражают реальность природы», — объясняет соавтор Навиш Вадхва.
Подход, основанный на признаках
Такой подход, основанный на размере, является примером современной сильной тенденции к «признаковым» подходам в биологии. Вместо концепции видов или функциональных групп идея заключается в использовании подхода, где отдельные организмы характеризуются несколькими ключевыми признаками, описывающими свойства множества видов.
«Рассмотрение признаков вместо видов открывает дверь к новому фундаментальному пониманию и возможности предсказывать, как жизнь в океане реагирует на изменения. Одним из таких главных признаков, который можно использовать для описания и организации сложности жизни в океанах, по-видимому, является размер тела», — заключает соавтор работы и заместитель директора Центра океанической жизни Кен Хасте Андерсен.