Механизмы адаптации зрения членистоногих к темноте позволяют не только остро видеть, но и отличать сородичей от других животных. Ученые из Германии нашли еще один необычный механизм: паукообразные различают своих и чужих с помощью узоров на спине.
Семейство Cosmetidae относится к отряду сенокосцы — паукообразным членистоногим. Эти существа обитают в самых разных регионах: от лесов и лугов до пустынь, а иногда поселяются и в квартирах людей. Сенокосцы обычно ведут ночной образ жизни, и это поднимает фундаментальный вопрос: как животные видят в темноте, как отличают насекомых, других членистоногих, предметы и собственных сородичей?
Ученые давно предполагали, что сенокосцы различают друг друга благодаря флуоресценции — явлению, при котором тело поглощает свет одной длины волны и излучает его в другой, более длинной. Такой способ широко распространен в животном мире — от кораллов и скорпионов до попугаев и некоторых млекопитающих. Редки случаи, когда флуоресценция служит индикатором вида или пола животного. Например, у скорпионов, знаменитых ярким свечением под ультрафиолетовой лампой, различия между полами и видами минимальны, и это ставит под сомнение сигнальную функцию флуоресценции.
Ученые из Германии исследовали перуанских сенокосцев и выявили четкую связь между флуоресценцией и видимым видовым признаком. Они опубликовали результаты исследования в журнале Scientific Reports.
Главный объект исследования — структура на спинном щите сенокосцев под названием equuleus («конек»). Беловато-желтое пятно сохраняет неизменную форму внутри вида, но сильно отличается у пяти изученных видов, живущих бок о бок. Днем эта структура просто контрастирует с темным фоном тела, однако в темноте под ультрафиолетовым светом equuleus начинает ярко светиться сине-зеленым светом.
Авторы исследования выяснили: под прозрачной кутикулой панциря лежит уникальный оптический слой — отражатель из кристаллов гуанина. Этот слой выполняет двойную функцию: во-первых, отражает падающий ультрафиолетовый свет обратно в флуоресцирующую кутикулу и усиливает возбуждение свечения. Во-вторых, он отражает уже испущенный флуоресцентный свет наружу, делая сигнал значительно ярче и заметнее в полумраке леса. Спектроскопия показала: естественного ночного освещения хватает, чтобы «включить» панцирь сенокосца.
Ученые провели анализ глаз вида Vononana adrik и обнаружили за глазным яблоком членистоногих тапетум — слой кристаллоидного материала. Тапетум действует как зеркало: он отражает свет обратно на фоторецепторы и повышает чувствительность глаза в условиях слабой освещенности.
Такое строение указывает: сенокосцы не только улавливают свет в сине-зеленом диапазоне свечения своего equuleus, но и оптимизированы для зрения в сумерках. Хотя острота их зрения не позволяет различать мелкие детали, она достаточна, чтобы заметить и опознать общую форму и яркость светящегося знака на спине сородича на близком расстоянии.
Таким образом, флуоресцентный панцирь у сенокосцев — сложный адаптивный механизм. Многие каналы коммуникации, внутривидового и межвидового распознавания работают менее эффективно, поэтому этот механизм стал главным визуальным сигналом. С его помощью самцы и самки находят друг друга для размножения, а межвидовая агрессия и борьба за ресурсы уменьшаются.