Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов
Свето– и цветоощущение. У земноводных некоторых видов окраска может меняться, как у хамелеонов, хотя и гораздо медленнее.
Так, разные особи травяных лягушек в зависимости от различных факторов могут постепенно приобретать соответствующие преобладающие цвета – от красно-коричневого до почти черного. При этом окраска земноводных зависит от освещенности, температуры, влажности воздуха и даже от эмоционального состояния животного.
И все же главной причиной изменения цвета кожи, зачастую локального, рисунчатого, является подстраивание его под цвет фона или окружающего пространства. Для этого в работу включаются сложнейшие системы свето– и цветоощущения, а также система координации структурными перестройками цветообразующих элементов.
Амфибиям дана замечательная способность сравнивать количество падающего света с количеством света, отраженного от фона, на котором они находятся. Чем это соотношение меньше, тем светлее делается животное. При попадании на черный фон разница в количестве падающего и отраженного света будет велика, и кожа амфибии становится темнее.
Информация об общей освещенности фиксируется в верхней части сетчатки глаз земноводного, а об освещенности фона – в ее нижнем отделе. При этом происходит постоянное сравнение полученной информации о том, соответствует ли окраска особи характеру фона. И тогда принимается решение, в каком направлении ее следует изменять.
Эксперименты с лягушками это легко доказали. Их светоощущение вводилось в заблуждение. Если им закрашивали роговицу и перекрывали попадание света в нижнюю часть зрачка, то у животных создавалась иллюзия, что они находятся на черном фоне, и лягушки становились темнее.
Чтобы поменять цветовую гамму окраски своей кожи, амфибиям нужно не только сравнивать интенсивность освещения, но и оценивать длину волны отраженного света, то есть определять цвет фона. О том, как это происходит, ученые пока знают очень мало.
Защита от хищников. Самым действенным оружием против различных врагов у многих земноводных являются их кожные выделения. Причем это могут быть как яды, так и безопасные для жизни, но неприятные хищникам вещества.
Например, кожа квакш одних видов выделяет жидкость, которая обжигает подобно крапиве. У квакш других видов кожа образует едкую и густую смазку. Даже самые неприхотливые животные, коснувшись ее языком, выплевывают схваченную добычу. Кожные выделения жерлянок, обитающих в России, издают неприятный запах и вызывают слезотечение, а при попадании на кожу животного – жжение и боль. Хотя бы один раз отведав жерлянку, хищник хорошо запоминает данный ему урок и больше не решается трогать представительниц этого вида амфибий.
По утверждению зоологов, вовсе не змеям принадлежит пальма первенства в создании наиболее сильных ядов. Так, кожные железы тропических лягушек вырабатывают настолько сильный яд, что он представляет опасность для жизни даже крупных животных.
То, что земноводные способны вырабатывать столь эффективный яд, вполне оправданно. Ведь его впрыскивание происходит без специальных устройств (зубов, гарпунов, колючек и т. п.), которыми обеспечены другие я довитые животные, чтобы отравляющее вещество попадало в кровь врага. А яд земноводных выделяется из кожи в основном при сдавливании амфибии в зубах хищника. Он всасывается преимущественно через слизистую оболочку рта напавшего на нее животного.
Наряд ядовитых амфибий и безвредных обманщиков. Яркая окраска амфибий обычно указывает на то, что их кожа может выделять защитные ядовитые вещества.
Интересно, что у некоторых видов саламандр ядовитыми и наиболее окрашенными являются представители определенных рас. У аппалачских лесных саламандр кожа особей выделяет ядовитые вещества, а у других родственных саламандр кожные выделения яда не содержат. При этом именно ядовитые амфибии наделены яркой окраской щек, а особо опасные – и красными лапками. Птицы, которые питаются саламандрами, знают об этой их особенности. Поэтому амфибий с красными щеками они трогают редко, а с окрашенными лапками – вообще избегают.
С краснобрюхими американскими тритонами, которые ярко окрашены и совсем несъедобны, связан интересный факт. Живущие рядом с ними горные неядовитые красные тритоны, называемые «безвредными обманщиками», имеют ту же яркую окраску (мимикрия). Однако ложные красные тритоны обычно значительно обгоняют в росте своих ядовитых собратьев, отчасти утрачивая схожесть. Может быть, по этой причине яркая расцветка умышленно дана им только на первые 2–3 года. После этого срока у подросших «обманщиков» начинается синтез пигментов для темной коричнево-бурой окраски, и они становятся осторожнее.
Эксперименты с цыплятами наглядно продемонстрировали явное действие на них предупреждающей окраски. Цыплятам предложили в качестве пищи ярко окрашенных краснобрюхих ложных красных и ложных горных тритонов, а также неярких безлегочных саламандр. Цыплята съели только «скромно одетых» саламандр. Поскольку цыплята опыта встречи с амфибиями до того не имели, то напрашивается вопрос: откуда у цыплят знание об опасной окраске?
Может быть, родители цыплят, получив неприятный урок при встрече с ярко окрашенной ядовитой добычей, передали его по наследству своему потомству? Конечно, нет. Известно, что развития, совершенствования инстинктивных механизмов поведения не происходит. Имеются лишь последовательные возрастные стадии их реализации, которые в заданный момент сменяют друг друга.
Страх перед яркими существами, несущими в себе потенциальную опасность, изначально заложен в сложный комплекс защитных инстинктивных поведенческих реакций птиц.
Анализирующие системы
Эксперименты с земноводными и наблюдение за их поведением в природных условиях показали, какой высокой чувствительностью наделен их организм.
Амфибии отлично видят и слышат, ощущают в окружающей среде даже минимальное присутствие химических веществ и самых слабых полей, а их живые приборы способны предсказывать предстоящую погоду.
Глаза для работы в двух стихиях. Глаза этих «земно»-«водных» созданий специально рассчитаны на работу и в воде и на суше. Оптической частью глаза амфибий являются роговица, хрусталик и стекловидное тело. В задачу этой «оптики» входит фокусирование изображения на световоспринимающих элементах сетчатки. В воздухе световые лучи преломляются в основном роговицей, а в водной среде – хрусталиком. При этом изображение фокусируется, как и в фотоаппаратах. Хрусталик передвигается вдоль оптической оси глаза, то приближаясь к сетчатке, то отодвигаясь от нее.
Работе в обеих средах соответствуют и фоторецепторы. У животных, проживающих на суше, светочувствительным элементом в них является пигмент родопсин, а у обитателей водоемов с пресной водой – порфиропсин. Последний предназначен для работы именно в стоячих желтоватых водах. Сюда плохо проникает коротковолновая часть светового спектра, поэтому порфиропсин обеспечивает чувствительность в его длинноволновой части.
Исследования показали, какими удивительными свойствами обладают глаза у тритонов и саламандр. При погружении этих амфибий в водоем для нереста большая часть родопсина в фоторецепторах автоматически заменяется на порфиропсин. А летом, при выходе животных на сушу, родопсин также автоматически возвращается на место. Порфиропсин обнаружен и в фоторецепторах головастиков. Однако как только они подрастают, к моменту выхода на сушу фоторецепторы перестраиваются на пигмент родопсин.
Эти примеры свидетельствуют об универсальности зрительной системы и устройства глаз земноводных, равно как и об уникальности происходящих в них процессов, а именно:
• их глаза наделены сложными технологиями производства пигментов на оба случая жизни, зрительная система решает и всю совокупность проблем по организации и управлению их производством;
• они имеют автоматизированную систему включения в нужный период времени производства того или иного светочувствительного элемента;
• зрительная система под руководством генетической программы обеспечивает подачу в рабочую зону необходимого в данное время пигмента и утилизацию уже ненужного.
Остается только выразить восхищение тем даром, которым наделены амфибии – универсальным устройством глаз и автоматической системой для их целесообразного применения.
Слуховая и вкусовая системы. Немало споров в свое время вызвал слух земноводных. Бытовало даже мнение, что они глухи и не слышат собственных звуков. Однако исследования, в том числе нейрофизиологов, доказали обратное. Амфибии обладают слухом, который обеспечивается сложной и целесообразной слуховой системой.
