Как водяные блохи защищаются от хищных растений
Водяные блохи — мастера адаптации. Исследователи из Рурского университета в Бохуме, Фрайбургского университета и Дармштадтского технического университета обнаружили, что они могут защищаться не только от животных, но и от хищных растений. Они показали, что в присутствии водного растения пузырчатки (Utricularia) водяные блохи плавают медленнее и развивают боковые шипы на панцире.
По-видимому, оба механизма затрудняют хищному растению засасывание их в ловушку. Команда под руководством доктора Себастьяна Крупперта, доктора Мартина Хорстманна и профессора Ральфа Толлириана из Рурского университета в сотрудничестве с профессором Томасом Шпеком из Фрайбургского ботанического сада и Симоном Поппингой из Дармштадтского технического университета описывают свои выводы в International Journal of Molecular Sciences, опубликованном онлайн 9 июня 2022 года.
Водяная блоха S04 из Гельзенкирхена
Ловушки водного растения пузырчатки срабатывают от движения. Они засасывают добычу за миллисекунды и переваривают её. Одно растение может формировать множество ловушек и ловить несколько животных за раз. «Это создает очень высокое давление питания», — говорит Симон Поппинга. Исследователи заинтересовались, защищаются ли водяные блохи от таких атак растений.
На первом этапе они искали естественные места обитания, где растения и водяные блохи живут бок о бок. Они нашли искомое в Гельзенкирхене. Команда изолировала несколько особей из дикой природы и попыталась размножить их в лаборатории. Водяные блохи партеногенетичны: они производят генетически идентичное потомство, то есть клоны самих себя. Клоновая линия с обозначением «04» легко культивировалась. Из-за её географической близости к футбольному стадиону «Шальке 04» исследователи назвали её S04.
Присутствие растения в воде приводит к более длинным отросткам
Исследователи культивировали S04 вместе с водным растением в лаборатории, изначально разделив их мелкой сеткой. Это гарантировало, что животные не могут вступить в прямой контакт с растением и не находятся в опасности быть съеденными, но могут чувствовать присутствие хищника через химические сигналы. Водяные блохи, жившие в таких условиях, формировали более длинные отростки на своём карапаксе и были мельче.
Кроме того, исследователи измерили скорость плавания. Водяные блохи, жившие в присутствии растения, двигались медленнее, чем те, что выросли без растения. Если у животных был выбор, они избегали близости водных растений. «Это показывает, что в остальном генетически идентичные животные активируют защиту только тогда, когда она им нужна, потому что они растут бок о бок с растениями», — говорит Себастьян Крупперт.
Животные с защитой поедаются реже
Эти изменения в поведении и адаптации в структуре тела оказались эффективными. Команда сравнила, как часто поедались животные, выросшие без растения, по сравнению с животными, подвергавшимися воздействию растения. Действительно, последних поедали реже. «Это указывает на то, что активируемые адаптации на самом деле являются защитой от растения», — говорит Себастьян Крупперт.
«Мы предполагаем, что отростки позволяют водяным блохам становиться шире, чем диаметр входов в всасывающие ловушки», — говорит Мартин Хорстманн. «Ловушки бывают разных размеров, но по крайней мере меньшие ловушки больше не могут поглощать животных». Поскольку водяные блохи с защитой также более стройные, водный поток, вероятно, может обтекать их легче. Более того, более медленные плавательные движения, вероятно, реже запускают ловушки.
«Мы не знали ни о каком другом случае, когда животные могут защищаться от атак растений», — говорит Ральф Толлириан. «Тот факт, что одновременно можно наблюдать различные защиты, такие как поведенческие адаптации и изменения в структуре тела, показывает, насколько адаптируемы и удивительны эти крошечные животные».