Стереонос помогает акулам охотиться

Акулы при охоте полагаются не на зрение, а на обоняние. Зрение у акул неважное, зато нюх исключительно тонкий. Как показали биологи из Университета Южной Флориды (University of South Florida), обоняние у акул еще и стереоскопическое, благодаря чему они успешно преследуют добычу в океане. Как именно действует акулий нос, экспериментально выясняли Джейни Гардинер (Jayne Gardiner) и Джелли Атема (Jelle Atema).

Ученые работали с небольшой куньей акулой (Mustelus canis) в Морской биологической лаборатории в Вудс-Холе (Marine Biological Laboratory, Woods Hole). Акула находилась в аквариуме, а на ее голове закрепили специальные приспособления -- трубочки, ведущие прямо к ноздрям, которые у этой рыбы расположены с нижней стороны морды и довольно широко расставлены. По трубочкам при помощи пары насосов можно было выпускать струю воды с определенным запахом прямо перед носом акулы.

Как проходил эксперимент

Перед началом акуле показывали кусочек кальмара, чтобы убедиться, что хищница голодна и у нее присутствует нормальная реакция на добычу. Сам эксперимент состоял в том, что по трубочкам пускали струю воды с запахом того же кальмара и наблюдали за реакцией акулы.

Биологи предполагали, что при охоте в воде акула ориентируется по направлению запаха благодаря тому, что ее правая и левая ноздри улавливают разницу в концентрации запаха. И рыба поворачивает туда, где запах сильнее. Однако проверка показала, что это не так.

Акуле пускали воду с разной концентрацией запаха кальмара в правую и левую ноздри и для контроля -- обычную воду без запаха. Оказалось, что в реакции рыбы на эти явления нет никакой разницы. Акула либо оставалась неподвижной, либо поворачивала голову с равной вероятностью направо и налево вне зависимости от силы запаха.

В другом варианте воду с запахом кальмара пускали в правую и левую ноздри не одновременно, а с временной разницей от 0,1 до 0,5 с. В таких условиях акула поворачивала голову в сторону первого запахового стимула.

Ученые попробовали применить одновременно разную концентрацию и разное время стимуляции. Результат: акула всегда реагировала на первый запаховый стимул, даже если второй стимул был в сто раз сильнее.

Из этого следует, что билатеральное обоняние акулы работает не на сравнении концентрации запаха справа и слева, а на сравнении времени прихода запаха к носу. Понятно, что, когда жертва поворачивает направо, ее запах быстрее достигает правой акульей ноздри, чем левой. Это позволяет хищнице быстро поворачивать вслед за жертвой.

Зачем акулам молот

Чтобы различать правые-левые запахи, нужно расставить ноздри как можно шире. Биологи рассмотрели несколько видов акул, которые различаются по внешнему виду. У более крупной серой акулы (Carcharhinus plumbeus) ноздри расположены шире, чем у куньей (Mustelus canis). Значит, у нее запах на правую и левую ноздри приходит с бóльшим интервалом. У бронзовой акулы-молота (Sphyrna lewini) появляется плоская и широкая молотовидная голова, так что ноздри разносятся еще шире. Но чемпион по этому признаку -- большеголовая акула-молот (Euspyra blochii).

Это навело ученых на новую идею об эволюции акульей головы, которая привела к такой причудливой форме. Они предположили, что движущей силой этой эволюции стала широкая расстановка ноздрей. Рыбы с такой особенностью получали преимущество в стереообонянии и более успешно охотились.

Авторы полагают, что открытый ими механизм билатеральной запаховой ориентации можно использовать для подводных роботов с обонятельными сенсорами.

Статья о стереообонянии акул опубликована в журнале Current Biology.