Необычно широкая голова акул-молотов выполняет несколько функций: несёт органы чувств, влияет на поток воды вокруг тела и может помогать при маневрировании. Молотоголовая акула-тибуро (Sphyrna tiburo) ставит ещё одну загадку. У самцов и самок разная форма головы. Новое исследование из Флориды проверило, объясняется ли это различие рационом.
Результатом является важный отрицательный результат: исследователи не обнаружили связи между формой головы в зависимости от пола и характером питания, зарегистрированным с помощью стабильных изотопов. В то же время работа корректирует более старое представление о развитии головы. Кончик образуют не только взрослые самцы. Скорее, молодые животные обоих полов начинаются с более заостренной формы головы и становятся более круглыми по мере взросления.
144 акулы из двух заливов Флориды
Команда исследовала в общей сложности 144 лопатоносых акулы-молота с мая 2022 по май 2023 года. 105 животных прибыли из залив Бискейн на атлантическом побережье Флорида, еще 39 — из района залив Тампа в Мексиканском заливе. Два залива расположены на противоположных сторонах полуострова и различаются по своим природным условиям. Это позволило проверить, наблюдается ли одна и та же закономерность в двух региональных группах.
После улова были измерены тело и голова. Непосредственно перед выпуском исследователи сфотографировали верхнюю и нижнюю часть головы на сетчатой доске. Затем записи оценивались с помощью программного обеспечения ImageJ. Вместо того, чтобы просто судить о форме на глаз, команда смогла математически описать кривизну переднего края головы как параболу и сравнить ее с полом, стадией зрелости и местоположением. На Оригинальная иллюстрация 2 показана сетка и набор точек измерения.
Этот метод быстрый и сравнительно менее инвазивный. Он обеспечивает стандартизированные изображения, а животных можно отпустить после краткого научного обследования. Это особенно полезно для видов с региональными различиями, поскольку в будущем ту же процедуру можно будет использовать и в других частях ареала.
У обоих полов голова становится более округлой
В обоих загонах форма головы самцов и самок существенно различалась. У самцов сохранился более выраженный выступ на передней кромке, а у самок голова стала более равномерно закругленной. Однако решающее значение имеет направление развития: у обоих полов взрослые животные были более круглыми, чем неполовозрелые. Прямое сравнение фотографий показано на Исходный рисунок 5 исследования..
Изменение было более выраженным у женщин. Это означает, что разница между полами становится видимой по мере их роста, но иначе, чем предполагалось ранее. Согласно новым данным, кончик не возникает как вторичный половой признак половозрелых самцов. Он уже более выражен у молодых самцов и самок и снижается в разной степени в ходе развития.
Средние значения в обоих заливах показывают тенденцию: у половозрелых особей индекс кривизны ниже, то есть передний край головы более округлый.
Почему головы разлетаются в разные стороны, остается открытым вопросом. Исследование достоверно показывает, как меняется форма в двух обследованных группах. Однако это не демонстрирует ни преимущества спаривания, ни конкретной функции преимущества самца. Это открытие ограничивает возможные объяснения, но не заменяет их новой, доказанной причиной.
Изотопы показывают долгосрочную картину питания
Чтобы изучить рацион, команда проанализировала образцы мышц 137 животных на наличие стабильных изотопов углерода и азота. Такие химические характеристики отражают, из какой пищевой сети животное получает энергию и на каком трофическом уровне оно питается. Мышечная ткань интегрирует информацию в течение многих месяцев и таким образом дополняет содержимое желудка, которое в первую очередь выводится во время последнего приема пищи.
Лопатоносые акулы-молоты среди акул встречаются редко. Помимо крабов, креветок, моллюсков и мелкой рыбы они также могут переваривать морские водоросли. Однако значения изотопов в этом исследовании не указывают на то, что исследованные животные были особенно зависимы от морских водорослей. Тем не менее во время полевых работ у некоторых акул наблюдались водоросли и макроводоросли. Сколько растительной пищи было фактически использовано, невозможно определить с уверенностью.
Две пищевые сети, но форма головы остаётся без объяснения
Значения изотопов значительно различались между залив Бискейн и залив Тампа. Прежде всего, это означает, что акулы получали энергию из пищевых сетей с разными исходными химическими характеристиками. Это не доказывает, что они ели совершенно разные виды добычи. Даже одна и та же добыча может иметь разные значения изотопов в двух экосистемах из-за местных источников питательных веществ и влияния человека.
В загонах пищевые ниши самцов и самок перекрывались. Кроме того, сигнатуры изотопов менялись регионально с ростом, не будучи параллельными форме головы. Именно это отсутствие общих изменений говорит против предположения, что разные продукты питания или разные трофические роли являются наиболее важным триггером половых различий.
Это не окончательное опровержение всех возможных влияний приема пищи. Изотопы показывают, откуда берутся питательные вещества, но не то, как акула выслеживает, удерживает или уничтожает отдельную добычу. Таким образом, различия в механике подачи могут существовать, но не проявляться в измеренных значениях изотопов. Однако работа не нашла подтверждения проверенной гипотезе..
Помогает ли заострённая голова молодым акулам плавать?
В качестве следующего подхода авторы предлагают гидродинамическое объяснение. Более мелкие молодые акулы могли бы выиграть от более заостренной формы головы во время плавания. Более крупные самки могут перерасти это преимущество, поскольку размер их тела увеличивается для размножения и вынашивания ребенка. Это новая рабочая гипотеза, но еще не доказанный механизм.
Чтобы проверить их, в будущих исследованиях необходимо будет одновременно зарегистрировать форму головы, строение тела, грудные плавники и плавательные движения. Критическая фаза могла наблюдаться и у эмбрионов: у них передний край головы еще более заострен. Сравнение по полу могло бы прояснить, когда впервые начинаются различные модели роста.
На какие вопросы исследование пока не отвечает
Образцы были неравномерно распределены между загонами, и животные были отловлены разными методами. В залив Бискейн использовались научные ярусы, в залив Тампа преимущественно научная жаберная сеть. Такие устройства могут захватывать разные классы размеров с разной степенью успеха. В частности, очень молодые животные не были представлены в достаточном количестве.
Кроме того, полевые работы длились всего один год. Результаты убедительно описывают животных, отловленных в этих двух бухтах, но не могут быть автоматически перенесены на всю территорию распространения. Лопатоносые акулы-молоты обитают на обоих побережьях Америки, и региональные группы могут различаться генетически, экологически и физически.
Нерешённая загадка становится уже
Особенно отрицательный результат может способствовать развитию исследований. Диета была очевидным объяснением, поскольку лопатоносые акулы-молоты едят необычайно широкий спектр животной и растительной пищи. Сочетание фотографий головы и образцов изотопов одних и тех же людей теперь показывает, что диета и форма не различаются вместе.
Это означает, что форма головы с учетом пола остается уникальной, но несколько лучше понятной: представители обоих полов начинаются более заостренными, оба становятся более округлыми, а женщины меняются сильнее. Эксперименты по плаванию, биология развития и исследования других популяций должны прояснить, какие силы стоят за этим ростом. Тайна не разгадана – но количество правдоподобных объяснений стало меньше.
