В темноте

Чтобы жизнь продолжалась, влюбленные пары должны встретиться, а для этого как-то о себе заявить: «Эй, я здесь! Посмотри, какой я классный!» Посмотреть действительно есть на что, животные — непревзойденные мастера визуальной сигнализации, только о брачном оперении птиц написано столько, что за всю жизнь не перечитать. Яркая окраска, хвосты и плюмажи самцов никого не оставят равнодушными, но ведь это днем. А что делать ночным животным? Оказывается, и они видят достаточно, чтобы сориентироваться на местности и найти все, что им нужно.

Фото: Nori Yuasa, fotostrana.ru/public

Ночная темнота не абсолютна. Какой-то свет есть после захода и перед рассветом, и большинство ночных животных активно именно в это время, а еще в полнолуние. У многих прекрасное ночное зрение, и, хотя в сумерках многоцветье сереет, белое на темном фоне отлично видно. Не случайно филины и бекасы, скунсы и барсуки, ночные приматы и прочие ночные существа носят белые метки, причем на видных местах: на голове, шее и груди. И когда обыкновенный филин Bubo bubo в полнолунье раздувает белое пятно на горле, да еще сядет повыше, чтобы максимально использовать ночной свет, и само пятно, и его пульсация хорошо заметны. Размер, расположение и форма метки могут зависеть от пола и статуса носителя. Например, самцы обыкновенной сипухи Tyto alba оценивают черные пятна на белом плюмаже самки, количество которых отражает состояние иммунной системы: чем больше пятен, тем самка устойчивее к паразитам.

О том, на что смотрят при ухаживании ночные беспозвоночные, известно очень мало (светлячков мы исключаем). Они ориентируются на запахи, звуки, характерную вибрацию листьев или веток, на которых партнер выбивает ногами условный сигнал, однако же ночное зрение у них хорошее.

Арахнолог из Тунхайского университета (Тайвань) И-Мин Цзо исследует поведение ночных пауков. У некоторых из них есть белые метки. Так, у паука-рыболова Dolomedes raptor на буром фоне белые полоски. У самца они расположены по бокам, у самки — на ногах (рис. 1). Эти крупные пауки сетей не плетут, живут у воды и охотятся на водных и полуводных позвоночных и беспозвоночных. Ученые предположили, что, поскольку белые метки есть у обоих полов, они служат приманкой для добычи. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи изготовили манекены самцов, бурые или с белыми полосами, и ночью ставили их на камнях по берегу ручья, где часто охотятся D. raptor. Недалеко от манекенов разместили инфракрасные видеокамеры, которые фиксировали происходящее. Если насекомое приближалось к манекену более чем на пять сантиметров, его считали привлеченным. Как и ожидали ученые, потенциальную добычу чрезвычайно интересовало, что это там белеется, и рядом с полосатыми объектами она появлялась раза в три чаще, чем рядом с бурыми.

1. Самец и самка паука-рыболова Dolomedes raptor. Белые узоры на их телах образованы множеством крошечных волосков

Белые метки у разных полов отличаются, поэтому могут служить паукам опознавательными сигналами в личных отношениях. Для проверки этой гипотезы манекен не годится, здесь требуются живые объекты. В университетской лаборатории в просторном стеклянном контейнере при слабом освещении попарно ссаживали самцов и самок. Паучихи известны своей нелюбезностью. Кавалера они встречают агрессивно и могут даже слопать. Так и происходило, если к самке сажали паука, которому закрасили белые полоски бурой краской. Более половины бесполосных соискателей были атакованы дамами, а иные покалечены. Если же самец сохранял метки, свидание проходило гораздо сердечнее: самки приняли тринадцать полосатых самцов из пятнадцати. Амурной неудачей самцы были обязаны именно отсутствию белых полос, а не запаху краски. Чтобы в этом убедиться, полосатым самцам перед свиданием наносили краску на бурые части тела.

Размер полос позволяет судить о размерах тела. Чем успешнее паук охотится, тем он крупнее и тем обширнее полосы. Успешный охотник как производитель предпочтительнее, однако исследователи пока не обнаружили связи между выбором самки и площадью белых меток на теле самца, хотя само наличие меток для них важно.

Поскольку ночные бродячие пауки общаются с помощью разных сигналов, в том числе чувствуют и вибрацию, трудно сказать, какую роль в их личной жизни играют визуальные метки. На этот вопрос можно ответить, только лишив животное зрения, хотя бы временно, что И-Мин Цзо с коллегами и проделали с другим бродячим пауком, Heteropoda venatoria. Живет он в тропиках, кормится на стволах деревьев, камнях и стенах домов, основная его добыча — бабочки и сверчки. И у самца, и у самки под глазами белая полоска, которая привлекает насекомых. Впечатляют ли самок белые «усы» кавалеров?

Части самок замазали краской глаза (а глаз у них восемь), а потом зрячим и незрячим паучихам подсаживали самцов с «усами» или без. Очевидно, всю наличную краску арахнологи израсходовали на дам, потому что кавалерам полоски закрашивать не стали, а просто сбрили. Обездвижили пауков углекислым газом и побрили (рис. 2). Контрольную группу тоже обездвиживали и скребли по полоске тупой бритвой. Цирюльники из арахнологов получились еще те, во время бритья они часть клиентов порезали. Эти пауки в дальнейших экспериментах не участвовали и до самой смерти оставались в лаборатории, где им были обеспечены сверчки и вода. Остальных подопытных по окончании работы вернули туда, где поймали. Как им там, бритым, жилось, никого не интересовало. Будем надеяться, хотя бы самок исследователи умыли.

2. У самца Heteropoda venatoria белая полоска под глазами. Если ее сбрить (внизу), жизнь паука осложнится

Как показали эксперименты, незрячей самке «усы» безразличны. Подавляющее большинство соискателей, как с полоской, так и без, успешно спарились, поскольку такие паучихи менее агрессивны. Но если глаза у самки ясные — держись. Желанной цели смогли достичь только 45% самцов с полоской, а среди бритых успеха добились всего 17%. Таким образом, белые «усы» самца для спаривания важны, хотя успеха не гарантируют.

Интересно, что у H. venatoria наибольшим успехом пользуются мелкие самцы. Казалось бы, крупный самец должен иметь преимущества как лучший добытчик, поэтому исследователи предположили, что в данном случае на первый план выступают другие факторы. Например, мелких самцов проще поймать и съесть, когда процесс завершится.

Белые пятна не только облегчают ночным животным охоту и продолжение рода, они могут служить камуфляжем, зрительно разбивая тело на части и делая его невидимым для добычи и хищников. А хищники, между прочим, не дремлют. Оса Anoplius depressipes активно разыскивает пауков Dolomedes, которые прячутся внутри свернувшихся листьев водяных лилий, у рыб и лягушек также хорошее ночное зрение. Сверкать белым в сумерках небезопасно. С темной меткой, наверно, было бы спокойнее, но можно ли разглядеть ее в темноте?

Eudocima materna — крупная ночная бабочка из семейства совок. Живет она в тропиках Старого Света, вредит фруктовым деревьям. Задние крылья этих бабочек желто-оранжевые, с черными пятнами и черно-белой каемкой. Нижняя сторона передних крыльев окрашена так же, а верхняя — серовато-коричневая (рис. 3). На первый взгляд самцы и самки очень похожи, но, когда бабочка, сидящая с распластанными крыльями, их приподнимает, у самцов спереди отчетливо проступают три темных пятна, размер и темнота которых зависят от угла зрения. Первым проявляется ближайшее к телу бабочки пятно и достигает максимального размера при наклоне крыла 20—30°. Если угол еще увеличится, пятна пропадают. У самок верхняя поверхность переднего крыла тоже темнеет, хотя и не так внезапно, как у самцов.

3. Самец и самка ночной бабочки Eudocima materna. Темные пятна на их крыльях видны только под определенным углом

Внешние различия между самцами и самками E. materna исследовали австралийские ученые под руководством биолога Дженнифер Келли из Университета Западной Австралии и швейцарский физик Бодо Уилтс. Они предположили, что, поскольку оранжевые и черные поверхности при вращении крыла не меняют цвет, эффект проявляется благодаря структуре чешуек, покрывающих передние крылья. Для подтверждения своей гипотезы они использовали музейные экземпляры бабочек, спектрофотометрию, сканирующую электронную микроскопию и математическое моделирование.

Окраска, которая зависит не от пигментов, а от того, как отражают и рассеивают цвет микроскопические неровности поверхности, называется структурной (см. «Химию и жизнь» 2010 №11). Этот феномен хорошо известен, именно благодаря ему отливают металлом и переливаются на солнце надкрылья жуков и перья колибри. Мерцание пятен у E. materna обусловлено взаимодействием структуры и пигментации.

Основу обычных черных пятен на крыльях бабочки составляют пластинки, содержащие меланин. Они покрыты ребристыми пигментированными чешуйками. Между ребрами чешуек большие просветы, через которые свет свободно достигает меланиновых пластинок (рис. 4). Пигмент поглощает не весь свет, несколько процентов черные пластинки отражают и рассеивают во всех направлениях. Эта структура одинакова у обоих полов.

4. Чешуйки на крыльях бабочек пропускают и отражают свет по-разному, в зависимости от структуры: а) пигментированные чешуйки б) зеркальные чешуйки в) зеркальные чешуйки, поперечный срез

Верхняя поверхность передних крыльев устроена иначе. У самок ее почти целиком покрывают зеркальные чешуйки, у самцов они присутствуют только в трех областях, образующих пятна. В этих чешуйках практически все пространство между ребрами закрыто и отражает падающий свет почти перпендикулярно поверхности крыла. Если смотреть сверху на бабочку с распластанными крыльями, сложная поверхность зеркальных чешуек создает эффект блестящей бронзы, черных пятен под ними не видно. Зеркальные пятна сливаются с общим фоном, и крыло выглядит однотонным.

Но когда крылья приподняты или опущены на 20—30°, отраженный свет при взгляде сверху не маскирует диффузное рассеяние от более темных пигментных чешуек. У самцов проступают черные пятна, а когда крыльями шевелят самки, самец видит темную вспышку.

5. Узор на крыльях Eudocima materna зависит от угла зрения. Пунктирная стрелка указывает направление взгляда

То есть это мы предполагаем, что он так видит. У ночных бабочек отличное зрение, но как они в действительности реагируют на темное мерцание, исследователи не выяснили, и репродуктивное поведение бабочек рода Eudocima практически не изучено. Во всяком случае, это первая известная ночная бабочка с визуальными сигналами половой принадлежности, которые она, предположительно, использует во время ухаживания.

Любовь с первого взгляда возможна и ночью. Если так, непонятно, почему она редко встречается. Большинство ночных животных полагаются на слух и обоняние, и ученым еще предстоит выяснить, почему сумеречное зрение развилось не у всех видов.