Будь всегда здоров

Винофлагеляты обладают явным признаком принадлежности к царству растений – у них есть хлоропласты. В дополнение к фотосинтезу они могут питаться как вполне обычные животные, поедая другие организмы. Такой миксотрофный, то есть смешанный, способ питания очень выгоден.

Как только жертвами динофлагеллят становятся одноклеточные водоросли Storeatula major, растения-хищники начинают необыкновенно быстро расти. Динофлагелляты выпускают токсин, который действует прежде всего на мембраны жертвы, меняя их свойства. После этого жертва становится неподвижной. Только тогда Karlodinum veneficun приступает к ее перевариванию при помощи ферментов.

Теперь становится намного проще регулировать их численность. Для этого нужно лишь следить за численностью источника их пищи – одноклеточных водорослей Storeatula major, считают ученые.

Ученые из нескольких американских университетов изучали поведение одноклеточной динофитовой водоросли Karlodinium veneficum, вызывающей гибель огромного количества рыбы во многих областях Мирового океана. Несколько лет назад биологи выяснили, что Karlodinium veneficum выделяют токсичное вещество – карлотоксин, которое сильно повреждает жабры рыб.

Долгое время ученые считали, что единственная цель, с которой Karlodinium veneficum выделяют токсины — защита от рыб, пытающихся их съесть. Но профессор Аллан Плейс (Allen Place) из Института биотехнологий университета штата Мэриленд вместе со своими коллегами показал, что это мнение ошибочно.

Таким способом, считают авторы работы, Karlodinum veneficun вовсе не защищаются, а, наоборот, атакуют. Правда, не рыб, а одноклеточных водорослей. Рыбы же просто оказываются случайными жертвами карлотоксина. О результатах своих исследований профессор Плейс рассказал корреспонденту Infox.ru.

Призывный сигнал нужен для встречь. А вот для чего нужен сигнал ухаживания – это некая загадка. Гипотеза состоит в том, что сложный сигнал ухаживания позволяет самке выбрать более качественного партнера. Ухаживание включает в себя не только звуковые, но и зрительные, вибрационные, химические компоненты. И характер этих компонентов говорит не только о видовой принадлежности, но и о качестве самца.

Сложный сигнал ухаживания дает большую возможность самкам для выбора и самцам для соревнования, особенно в том случае, когда несколько самцов одновременно ухаживают за самкой (длительный сигнал ухаживания привлекает также других самцов).

При такой стратегии половой отбор играет решающую роль в установлении этологических изолирующих барьеров, а следовательно, в видообразовании. Песня эволюционирует очень быстро, так как ее новые элементы, которые пришлись по вкусу самкам, закрепляются в популяции и дают начало новому виду.

К такому выводу биологов привели результаты молекулярно-генетических исследований. Они анализировали митохондриальную ДНК разных видов саранчовых по нескольким маркерам – фрагментам нуклеотидной последовательности. А потом сравнили результаты с акустическими сигналами.

Оказалось, что виды с более простой песенкой сильнее различаются по этим маркерам и, следовательно, имеют более древнее происхождение. А виды со сложной песенкой и длительным ритуалом ухаживания почти не различаются по этим маркерам, что свидетельствует о недавней дивергенции (расхождения от общего предка) этих молодых видов.

В лаборатории кобылок и разводят: самки откладывают яйца в песок, имеющийся в садках в достаточном количестве. Сотрудники просеивают песок и отбирают яйца, которые находятся внутри защитных «кубышек». Кубышки помещают во влажный песок в чашках Петри и хранят в холодильнике от двух до шести месяцев, имитируя зимнюю диапаузу. После этого чашки Петри вынимают, и выплод личинок происходит через две-три недели при комнатной температуре.

В брачном поведении кобылок два этапа, и для каждого этапа – своя песенка. Сначала одиночный самец, сидя в траве, издает призывный сигнал. Самка слышит его на расстоянии нескольких метров и, если она готова спариваться, отвечает на него похожим сигналом. Начинается сближение.

Когда партнеры оказываются поблизости, самец приступает ко второму этапу – к ухаживанию. И на этом этапе разные виды сильно различаются, используя совершенно разную стратегию подхода к самке. У одних видов все происходит быстро и просто. Их сигнал ухаживания почти не отличается от призывного сигнала. И времени много не занимает.

Другие виды придерживаются стратегии длительного ухаживания. Песенка ухаживания на этом этапе значительно сложнее по структуре, чем призывный сигнал. Часто самцы сопровождают ее ритуальными движениями головы, антенн и брюшка, исполняя брачный танец. Есть виды, которые высоко вскидывают задние голени.

Саранчовые внешне похожи на кузнечиков, но звуки издают совсем по-другому. Кузнечики, так же как и сверчки, поют крыльями – жесткие надкрылья трутся друг о друга. В отличие от них, кобылки поют задними ногами. На их бедрах имеется ряд шипиков, и, двигая ногами, они трут этими шипиками о жилку крыла.

“У саранчовых два звуковых аппарата (две ноги). Ноги могут работать с фазовым сдвигом и по разным моторным программам, что дает возможность усложнять и разнообразить песенку.  Если левая и правая ноги работают асинхронно, паузы между пульсами оказываются менее выраженными.

Если фазовый сдвиг ног в процессе пения меняется, серии с четкими пульсами чередуются с шумообразными сериями. Возможностей для усложнения масса.

Лабораторная установка позволяет одновременно записывать не только звук, но и движения задних ног, генерирующие звук. Для записи движений ног используется специальная, сконструированная в лаборатории оптоэлектронная система, состоящая из двух камер со встроенными фотодиодами.

Перед экспериментом на ноги кобылок наклеиваются маленькие рефлекторные бумажки. Камеры снабжены лампами, и лучи, отражающиеся от рефлекторных бумажек, попадают на фотодиоды. Так движения ног преобразуются в электрический сигнал.

В полете в неоднородном потоке ветра у пчел начинается боковая качка. Качка тем сильнее, чем больше скорость и турбулентность воздушного потока. Насекомое становится неустойчивым и в итоге может “потерпеть крушение”, свалившись на землю.

Чтобы противостоять этому, пчелы вытягивают задние ноги и раздвигают их. Это увеличивает инерционный момент пчелы и снижает качку. Пчелы используют задние ноги как стабилизаторы. Такое поведение требует дополнительной энергии, ведь вытянутые ноги увеличивают сопротивление воздуха и лететь становится труднее. Ученые говорят, что энергозатраты увеличиваются на 30%. Соответственно, снижается скорость полета.

Несмотря на высокие энергетические затраты, все десять видов пчел эуглоссинов, которых ученые испытали в эксперименте, демонстрировали подобное поведение. Очевидно, что турбулентность приходится преодолевать и другим быстро летающим насекомым — осам, мухам, шмелям и другим. Как они справляются с завихрениями, еще предстоит выяснить.

С мелкими дикими пчелами рода эуглоссинов биологи работали в джунглях Панамы. Ученые изучили десять видов эуглоссинов, относящихся к трем родам, которые различаются по размерам тела. Пчелы каждый день совершают длительные перелеты за несколько десятков километров в поисках нектара.

У них есть характерная особенность строения тела — массивные задние ноги с кармашками, в которые самцы набирают пахучий нектар и привлекают ими самок при ухаживании. Ноги можно использовать не только для флирта.

Ветер — это важнейший фактор природной среды, с которым сталкиваются все летающие организмы.  При изучении полета насекомых в эксперименте используют безветренную среду или же однородный однонаправленный поток воздуха.

Ученые постарались поместить пчел в максимально сложные условия для полета. На испытательной площадке в джунглях они создали искусственный поток воздуха. Меняли его силу и создавали большие или меньшие завихрения. Пчелы летели на запах, преодолевая воздушный поток, а исследователи регистрировали их скорость и характер движения на видеокамеру.

Две экспериментальные кормушки пахли по-разному, и соответственно, по-разному пахли посещающие их пчелы. Воспринимая обращенный к ней стоп-сигнал, пчела замедляла танец, а фуражиры снижали интенсивность полетов в данную кормушку.

Нападение хищника имитировал человек с пинцетом, который во время кормления в искусственной кормушке щипал бедных пчел за ноги. Возвращаясь в улей, пощипанные пчелы убедительно рассказывали другим об опасности: они издавали стоп-сигнал в среднем по 35 раз за один прилет.

Ученый имитировал опасность и другим способом: он распылял в искусственной кормушке пчелиный “феромон тревоги”. Химическое воздействие также вызвало стоп-сигналы у пчел, хотя пинцет оказался эффективнее.

Колония общественных насекомых, таких как пчелы, муравьи, термиты, это суперорганизм, в котором поведение отдельных его членов направлено на пользу для всей колонии. Стоп-сигнал снижает посещение опасного места и тем самым предохраняет насекомых от гибели.

В движениях танцующих пчел, прилетевших с цветущего луга, содержится информация о направлении на источник пищи и расстоянии до него. Есть стоп-сигнал, которым пчелы предупреждают соседей по улью, что некий источник пищи опасен и лететь туда не стоит.

Стоп-сигнал пчела издает, вибрируя крыльями с необычайно большой частотой (380 Гц), и продолжается он всего лишь 150 мс. Пчела адресует его другой особи, которая в это время исполняет виляющий танец: виляя брюшком, она совершает круги с поворотами и указывает пчелам-фуражирам, куда лететь за кормом. В ответ на стоп-сигнал танцующая пчела резко снижает интенсивность танца, а фуражиры, соответственно, меньше летят к опасному источнику корма.

В отличие от искусственного усиления танца в данном случае цель состояла в его замедлении. Подопытные пчелы добывали пищу на двух искусственных кормушках с нектаром, которые располагались с противоположных сторон от улья. На искусственные кормушки охотно прилетали и пчелы из других ульев, а также дикие пчелы. Кормушка оказывалась переполнена, конкуренция порой приводила к стычкам, в которых пчелы-соперники кусали друг друга за различные части тела.

Один из видов ос защищает свое потомство. Объектом исследований стал пчелиный волк обыкновенный (Philanthus triangulum). Это осы, которые охотятся на пчел, убивают их и высасывают из них собранный нектар. Недавно энтомологи заинтересовались взаимодействием ос с бактериями.

Свои жилища пчелиный волк строит в земле, там же содержатся и личинки. И, естественно, в таком жилье есть проблема с бактериями, которые живут в почвенном слое. Казалось бы, там должно быть много микроорганизмов, которые должны вызывать болезни неокрепших личинок. Между тем осы живут и продолжают причинять неудобства пасечникам.

Несколько лет назад этой проблемой заинтересовались немецкие ученые. Сначала они обнаружили, что осы выращивают бактерии Candidatus Streptomyces philanthi на специальных антенных усиках и потом смачивают выделениями бактерий коконы. Теперь ученым стало ясно, зачем нужен такой на первый взгляд странный механизм.

Анализ поверхности коконов показал, что на нее нанесены сразу девять веществ, относящихся к антибиотикам. Именно их выделяет бактерия в лабораторных условиях. Внутри кокона этих веществ тоже нет. Получается, что бактерии помогают осам защищать свое потомство от патогенных микроорганизмов.