Разгадать трюк спасающихся от погони рыб тюленям помогают усы
У рыб есть способ побега, похожий на отвлекающий маневр: устремляясь прочь, они оставляют за собой водяные вихри — что-то вроде дымовых колец, — которые могут сбить хищника со следа.
Тюлени видят эту уловку насквозь. Используя только свои усы, они могут определить размер колец, и, даже если разница буквально в сантиметры, понять, куда уплывает добыча.
Чтобы оценить это мастерство, ученые из Германии обучили обыкновенного тюленя ощущать вращающиеся кольца воды без использования зрения или слуха, а затем проверили, как хорошо он определяет их размер. Результаты экспериментов опубликованы в Journal of Experimental Biology.
Подводная охота
Жизнь под поверхностью воды наполнена движением и шумом, но тюлени созданы, чтобы в этом разобраться. Их усы исключительно чувствительны. Когда рыба плывет, она оставляет за собой след турбулентности, который можно отслеживать в течение нескольких минут.
Когда хищник атакует, рыба бросается прочь, выбрасывая три струи подряд в разных направлениях. По крайней мере две из них сворачиваются в вихревые кольца, похожие на подводные дымовые кольца.
Одно кольцо больше другого. Определив, какое именно, тюлень может понять, куда рванула рыба. Такой была догадка ученых; вопрос был в том, достаточно ли точны усы тюленя, чтобы справиться с этой задачей в реальном времени.
«У тюленя будет больше шансов угадать направление побега рыбы, если он сможет отличить одно вихревое кольцо от другого. Сложность в том, что разница, которую нужно распознать тюленю, мала — порядка нескольких сантиметров в быстротечном и хрупком водовороте», — объясняет специалист по сенсорной и когнитивной экологии Вольф Ханке из Ростокского университета.
Филу принимает вызов
На арену выходит Филу, обыкновенный тюлень Phoca vitulina, живущий в Морском научном центре в Ростоке. Тренеры научили его погружать голову в воду с завязанными глазами, чтобы исключить визуальные подсказки, и оставаться неподвижным, пока рядом с ним с помощью поршневого устройства «мутят воду», создавая в ней кольца.
Для подтверждения формы кольца экспериментаторы подкрашивали воду уранином. Филу с завязанными глазами, понятное дело, его не видел. Спустя мгновения они создавали второе кольцо с противоположной стороны — немного больше или меньше первого.
Задача Филу была проста по замыслу, но сложна на практике: определить вслепую, с какой стороны кольцо больше, и ткнуть в один из двух зеленых шаров, закрепленных по обе стороны от его головы, чтобы дать ответ. Правильный выбор вознаграждался рыбой.
Тюленю потребовалось довольно много времени, чтобы понять, чего от него хотят, вспоминает биолог Ивонна Крюгер.
«Но когда до него дошло, Филу стал поразительно последовательным судьей водной геометрии», — говорит она.
Оценка колец усами
Команда начала эксперименты с вихрями диаметром примерно от 90 до 46 миллиметров. В ходе сотен парных испытаний Филу стабильно выбирал большее кольцо в более чем 80% случаев.
Наименьшая разница, которую он мог распознать — 17,6 мм — все еще в пределах чувствительности его усов. Это крайне высокая точность для такой неоднородной среды, как вода.
Чтобы убедиться, что он не запомнил фиксированные пары, исследователи меняли их местами. Кольцо, которое он ранее «игнорировал» при размере 68 мм, в новой паре становилось большим — и он все равно его выделял.
После месяцев и тысяч перестановок закономерность сохранилась. Обыкновенные тюлени могут различать удивительно мелкие различия в ширине вихревых колец, используя только усы.
Почему это важно для удирающей рыбы
Когда испуганная рыба выпускает эти три струи, вторая струя выстреливает в направлении, противоположном ее пути, и, как правило, создает большее из двух колец, которые почувствует тюлень. Если хищник может различить эти кольца, рыбий след становится читаемым указателем.
Самое большое кольцо говорит: «Рыба плывет туда — двигайся в противоположном направлении». Как показало, тюлени могут делать именно это, превращая запутывающий маневр в надежную подсказку.
Этот результат также согласуется с тем, что мы знаем о усах ластоногих. Они настроены на улавливание тонких паттернов течения, а их структура гасит шумы, вызванные собственным движением тюленя, и усиливает чувствительность к внешним стимулам. Различение размеров колец с точностью до двух сантиметров демонстрирует впечатляющие возможности этого навыка.
Усы доказали свою мощь
Экспериментальная установка была элегантно простой. Никаких звуковых подсказок. Никакого зрения. Только два кольца, одно решение, одно касание. Эта простота подтверждает вывод: реакции Филу основаны исключительно на гидродинамическом осязании.
Это также обеспечивает четкий поведенческий ориентир для будущих работ. Исследователи теперь могут задаться вопросами, как расстояние, скорость, возраст кольца или фоновая турбулентность влияют на чтение тюленем следа — и проявляют ли дикие тюлени аналогичные способности среди волн, течений и помех.
Здесь также есть эволюционная логика. Для хищника правильный выбор на «гидродинамической развилке» экономит энергию и время. Добавляя лишние кольца в след, добыча выгадывает доли секунды, чтобы скрыться. Такая вот «гонка вооружений» в масштабе ряби и колец.
Из лаборатории в дикую природу
Это было одно обученное животное в контролируемых условиях. Охота в дикой природе сложнее и хаотичнее. Кольца могут быстро разрушаться. Другие подсказки — звук, зрение, запах — вносят свой вклад. Но порог, измеренный командой, устанавливает реалистичный нижний предел того, что тюлени могут делать только с помощью осязания.
Если кольцо от второй струи бегущей рыбы больше своего антипода как минимум на пару дюймов, усы тюленя, в принципе, должны быть способны это определить.
Это делает «дымовые кольца» рыбы меньше похожими на магический трюк и больше — на загадку, у которой есть ответ. Следующие шаги будут заключаться в том, чтобы связать лабораторные результаты со свободной охотой в воде и посмотреть, как часто тюлени в дикой природе действительно полагаются на эти водяные вихри.
