Royal Society Open Science: Ученые выяснили, как акулы-молотилки лупят хвостом

Подобно Индиане Джонсу с его хлыстом, так называемые акулы-молотилки Alopias spp. овладели искусством бить хвостами. С невероятной скоростью их длинные, похожие на мачете хвосты наносят удары и оглушают добычу, позволяя им одним махом проглотить несколько рыб.

Исключительно удлиненный хвост, длина которого зачастую может равняться длине всего тела, делает эту акулу не только уникальной рыбой, но и грозным охотником.

Удар хвостом акулы-молотилки состоит из четырех фаз: подготовка, удар, восстановление после удара и сбор добычи. Шлепки хвостом сверху начинаются в фазе подготовки с выпада в сторону намеченной добычи. Фаза удара начинается с опускания головы и сгибания тела, в результате чего хвост поднимается над головой, создавая движение, похожее на удар кнутом. В фазе восстановления акула возвращается в плавательную позу и съедает оглушенную добычу.

Движение хвоста акулы резко отличается от движения тела из стороны в сторону во время плавания. Хрящевой позвоночный столб, который является главной осью тела, может иметь анатомические изменения, чтобы выдерживать экстремальный изгиб во время движения хвоста. Предыдущие исследования изучали позвонки акулы-молотилки, но в контексте сил, испытываемых во время плавания.

Новое исследование, проведенное Атлантическим университетом Флориды в сотрудничестве с Программой по хищникам, Северо-Восточный научный центр рыболовства, Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), содержит сложные детали, показывающие, что анатомия позвонков может поддерживать механику экстремального изгиба тела акулы-молотилки, позволяя этим опытным охотникам использовать свои хвосты в качестве оружия.

В рамках данного исследования ученые изучили позвонки из головной и хвостовой частей тела. Они изучили анатомию позвонков и измерили такие параметры, как высота, ширина и длина вдоль позвоночного столба у 10 обычных акула-молотилок (Alopias vulpinus) разных размеров — от эмбриона до крупных взрослых особей.

Исследователи использовали микротомографию, аналогичную компьютерной томографии, которую люди используют в медицинских учреждениях, для получения изображения внутренней архитектуры каждого позвонка и количественной оценки различных минеральных структур, обнаруженных в кальцинированном хряще. Они также использовали методы двумерного анализа формы, чтобы изучить вариации пространственного распределения минеральных структур вдоль позвоночного столба.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Royal Society Open Science, свидетельствуют о том, что анатомия позвонков акулы-молотилки и минерализованная микроструктура отвечают требованиям, необходимым для быстрого плавания и махания хвостом, характерного для этих видов.

Исследователи обнаружили, что минерализованная микроархитектура позвонков акулы-молотилки меняется в передней и задней частях тела, и эти анатомические изменения могут поддерживать их уникальное поведение, связанное с отмахиванием хвостом. По сути, позвонки акулы-молотилки укреплены по всей длине и могут работать как катапульта, позволяя хвосту проноситься над головой.

Мы обнаружили, что анатомия и микроструктура значительно различаются по телу и по группам развития — эмбриональной, ювенильной и взрослой акулы-молотилки, — говорит Джейми Л. Кнауб, первый автор работы и аспирант факультета биологических наук ФАУ в Научном колледже Чарльза Э. Шмидта.

Основываясь на наших результатах, мы считаем, что позвонки акулы-молотилки различаются по анатомии, количеству и расположению минералов, что способствует механическим потребностям в закручивании хвоста.

Исследователи также обнаружили, что акулы ювенильного размера приобретают минерализованные структуры в процессе развития, вероятно, для того, чтобы поддерживать более крупное тело по мере роста и хвост для маневров кнутом.

Мы считаем, что передние позвонки стабилизируют основное тело акулы-молотилки, а позвонки, расположенные ближе к хвосту, поддерживают хвостовые хлысты, — говорит Марианна Э. Портер, доктор философии, старший автор и доцент факультета биологических наук ФАУ.

Кроме того, изменения в развитии предполагают, что анатомия позвонков меняется в процессе развития, чтобы поддерживать более крупное тело и хвостовой плавник.

Акулы-молотилки, относящиеся к семейству Alopiidae, включают три вида: пелагическую лисью акулу (Alopias pelagicus), большеглазую лисью акулу (Alopias superciliousus) и обыкновенную лисью акулу (Alopias vulpinus). С 2007 года все три вида акулы-молотилки внесены в список Всемирного союза охраны природы как находящиеся под угрозой исчезновения.

Фото: https://www.inaturalist.org/observations/37732569

17.01.2024