Написать

Свой-чужой: как дружба между рыбами спасает от хищников

Человек, как существо социальное, уделяет немало внимания и энергии на установление и поддержание социальных связей с другими особями своего вида. Члены семьи, дальние родственники, коллеги на работе, друзья и просто знакомые — за жизнь человек формирует множество социальных связей, которые в совокупности выстраиваются в настоящую сеть. Как правило, длительные социальные связи приписывают организмам с развитой нервной системой, другими словами, опять же человеку. Однако даже для менее развитых социальных видов дружеские связи играют крайне важную роль, особенно в вопросах выживания.

Ученые из Юго-Восточного университета Нова (США) провели исследование влияния дружеских связей на поведение социальных рифовых рыбок. Нужно ли особям быть знакомыми друг с другом для нормальной социальной активности, как долго занимает процесс получения внутривидового доверия, и чем отличается косяк знакомых между собой рыб и косяк чужаков? Ответы на эти необычные вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Друг или враг? Ответ на этот вопрос моментально дается только в литературе или кинематографе. В жизни чаще всего все гораздо сложнее. На то, чтобы определить принадлежность человека к той или иной категории, требуется время, т.е. длительное взаимодействие. В результате может сформироваться крепкая социальная связь, т.е. дружба или даже вражда.

Очевидно, что в критических ситуациях человеку будет намного проще мыслить и предпринимать какие-либо действия, если он будет находиться в компании знакомого, а не чужака. Для социальных животных с менее развитой ЦНС ситуация абсолютно та же. Проблема в том, что стая птиц, косяк рыб, прайд львов и т.д. порой рассматривались как «родственные» группы, нежели как «дружеские». Это отчасти верно, ибо группа особей часто состоит из близких и дальних родственников. Тем не менее в многочисленных группах куда больше представителей разных семей, хоть и того же вида, которые при этом отлично взаимодействуют друг с другом в тех или иных ситуациях.

Социализация для многих видов является универсальным инструментом решения многих проблем, которые присущи видам-одиночкам. Жизнь в группе позволяет снизить агрессию, повысить эффективность поисков пищи, ускоряет темпы роста, увеличивает шансы на успешное спаривание и размножение, а также повышает шансы на выживание. В то же время внедрение незнакомца в группу знакомых между собой особей может привести к беспорядку в тонко настроенной социальной сети, нарушив ее слаженную роботу.

Ранее проводили наблюдения за разными социальными существами (приматами, грызунами, китообразными), которые показали, что в группе особи живут дольше и реже сталкиваются с заболеваниями.

Еще один важный момент, о котором уже говорилось, это доверие. Чем крепче социальная связь, тем больше будет доверия (а значит и ответной реакции) на сигналы тревоги. К примеру, макаки и белки намного чувствительнее к звуковым сигналам тревоги знакомых особей, нежели чужаков.

Одной из самых очевидных угроз для многих социальных животных являются хищники. Наблюдения показали, что паутинные клещи быстрее реагируют на нападения хищников и чаще выживают, если группа клещей состоит из особей, долгое время взаимодействующих между друг другом, т.е. из знакомых.

Если говорить о рыбах, то для многих социальных видов, формирующих косяки, сигналы тревоги играют, естественно, огромную роль. В случае опасности такие рыбы часто прибегают к тактике «быстрого старта», которая представляет собой быстрое ускорение. Активация тактики может осуществляться либо посредством непосредственного наблюдения за опасностью, либо посредством передачи информации о ней от одной особи к другой в виде резких движений (например, резкое ускорение или изменение траектории). Реакция быстрого старта обычно инициируется парой командных нейронов более высокого порядка, называемых клетками Маутнера (М-клетки).

Важным аспектом в жизни любого организма, который может столкнуться с хищником, также является сохранение энергии. Другими словами, нахождение баланса между риском быть съеденным и затратами энергии на вероятный побег. В таком случае необходимо максимизировать количество правильных реакций (например, быстрый старт, если рядом хищник) и минимизировать реакции на неточную информацию.

С точки зрения социальной коммуникации социальные рыбы могут изменять свою чувствительность к социальной информации в зависимости от уровня знакомства между особями в группе. Чем лучше особи знакомы, тем выше чувствительность и быстрее реакция на опасность.


Chromis viridis

В данном труде ученые решили выяснить, какими особенностями обладает взаимодействие внутри групп рыб, состоящих из знакомых/незнакомых между собой особей. Роли испытуемых сыграли тропические рыбки вида Chromis viridis, живущие на коралловых рифах стаями от трех до нескольких сотен особей.

В ходе тестов создавалась имитация нападения хищника и проводилась оценка реакции группы рыб в первые 100 мс, которые являются критически важными в подобных ситуациях в естественной среде обитания.

Chromis viridis, как и многие другие подобные виды, могут часто встречаться с незнакомыми особями своего вида ввиду процесса деления-слияния, когда отдельная особь может перейти в другую группу, если: особи в ней демонстрируют фенотипы, лучше соответствующие ее собственным; идет нерест; место обитания выбранной группы лучше, чем у нынешней.

Наблюдения в условиях естественной среды показали, что подавляющее большинство особей предпочитается держаться изначальной группы, и лишь малая доля «мигрирует» в другие группы. Ученые также отмечают, что погодные условия порой приводят к вынужденному знакомству между незнакомыми особями, когда, к примеру, шторм переносит их с обычного места.

Результаты исследования

В тестах участвовало 12 групп рыб из 8 особей (знакомых или незнакомых). Они помещались в резервуар с ламинарным потоком со скоростью течения 3.2 см/с, что имитировало условия естественной среды обитания рыб в безветренную погоду.

Все особи из группы незнакомых рыб были собраны из разных географических локаций (расстояние между местом обитания минимум 100 м), тем самым обеспечивая их отношение к разным изначальным группам.

Рыбкам, которые должны были сформировать группу знакомых особей, давалось 3 недели перед фактическими наблюдениями, чтобы узнать друг друга. Рыбы из группы незнакомых жили отдельно и объединялись в группы сразу перед тестами.

Внутри резервуара с ламинарным потоком рыба (длина тела: 3.33 ± 0.02 см) могла реализовать тактику побега «быстрый старт» без каких-либо преград ввиду достаточных габаритов камеры (50 х 40 х 9 см).

Реакция побега вызывалась у рыб с помощью механического стимула, имитирующего атаку воздушного хищника, который активировался посредством электромагнитного переключателя, когда ≥75% особей в группе находились на расстоянии > 1 L (где L — длина тела одной особи) от стенок камеры и 4 L от источника стимула. Весь процесс записывался на видео (240 кадров в секунду).

В процессе наблюдений ученые количественно оценили характеристики быстрого старта, связанные с начальным односторонним изгибом тела после стимуляции (этап №1 быстрого старта) и последующим изгибом тела в противоположную сторону (т.е. этап №2).


Изображение №1

Индивидуальные характеристики при быстром старте характеризовались временем реакции и кинематическими характеристиками, а именно:

  • латентность (период времени между соприкосновением угрожающего стимула с поверхностью воды и первым движением рыбы; 1а);
  • средняя скорость поворота (отношение угла поворота, достигнутого на этапе №1, к продолжительности этапа №1; 1b);
  • пройденное расстояние (расстояние, пройденное центром масс в течение первых 42 мс реакции; 1c).

Каждой особи был присвоен порядковый номер на основе их латентности. Другими словами, рыб сортировали по тому, как быстро они реагировали на стимул — 1, 2, 3 и так до номера 8. Если в группе было, например, две особи с одинаковой латентностью, то перечень был следующий: 1, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Следовательно, ответы особей-последователей (тех, кто реагирует на действия особей-лидеров, т.е. с номерами от 2 до 8) могли быть инициированы либо самим стимулом, либо реакцией других особей в группе. А ответы особей-лидеров (тех, кто первыми реагирует на стимул, т.е. с номером 1) могли быть инициированы только непосредственно стимулом. Реакция побега не наблюдалась до стимула или в его отсутствие.

Анализ данных показал, что все аспекты, связанные с тактикой быстрого старта, улучшились после знакомства между особями. При этом реакции побега улучшились как у особей-лидеров, так и у особей-последователей.


Изображение №2

В частности было обнаружено, что задержка реакции в группе знакомых у особей-лидеров на 60% меньше, чем в группе незнакомцев (2a). Следовательно, эти особи реагировали на стимул значительно быстрее: группа знакомых — 7.5 ± 0.9 мс; группа незнакомцев — 12.5 ± 1.5 мс.

Ожидаемо этот эффект «ускоренной» реакции распространялся и на особей-последователей. Задержка реакции последователей в группе знакомых составила 67.7 ± 17.7 мс, а в группе незнакомцев 308.0 ± 39.9 мс (2b).

Кроме того, среди знакомых рыб намного чаще встречалась задержка менее 16 мс, чем среди незнакомцев (46% против 25%). Столь короткая задержка сравнима с реакцией, инициированной М-клетками у других видов рыб.


Изображение №3

Разницы в скорости поворота тела (график выше) между особями-лидерами из группы знакомых и незнакомцев не было обнаружено. Однако скорость поворота у особей-последователей из группы знакомых была на 50% выше (5530 ± 247 °/с), чем из группы незнакомцев (3480 ± 289 °/с).

Эти данные говорят о том, что особи-последователи из группы знакомых гораздо ловчее во время побега, что позволяет им избежать траектории нападения хищника.

Любопытно, что скорость поворота тела зависит и от числа рыб в группе. Самая высокая скорость всегда наблюдалась в особей-лидеров, затем она постепенно снижалась с увеличением численности группы. Дополнительный (но незначительный) эффект имело и расстояние от стимула: скорость поворота уменьшалась по мере увеличения этого расстояния.


Изображение №4

Картина, наблюдаемая с расстоянием, которое рыба преодолевает во время побега (график выше), схожа с той, что наблюдалась и при оценке скорости разворота тела. У особей-последователей из группы знакомых расстояние было в 1.8 раза больше, чем у таковых из группы незнакомцев (33.3 ± 1.6 мм и 18.4 ± 1.8 мм, соответственно). Также были замечены эффекты снижения расстояния при увеличении численности группы или при увеличении расстояния от стимула, но они были незначительны.

Стоит отметить, что поведение групп испытуемых оценивалось в течение 100 мс после стимула, так как этот период времени является решающим в условиях нападения хищника. Дабы оценить «сплоченность» группы, ученые отслеживали расстояние между особями в ней и площадь этой группы. Эти параметры оценивались в момент активации стимула и через некоторое время после него (т.е. t = 0, 20 и 100 мс).


Изображение №5

Сплоченность группы и ее координация менялись в зависимости от временного промежутка и степени знакомства особей. Особое влияние на эти параметры оказало именно время.

Обе группы (знакомые и незнакомцы) показывали примерно одинаковое расстояние между особями (5a), площадь группы (5b) и координацию (5c) непосредственно перед стимулом (t = 0). Однако после активации стимула начали проявляться разительные отличия. В момент t = 20 мс и t = 100 мс сплоченность группы знакомых особей снизилась, а площадь увеличилась на 46%. А вот группа незнакомцев сохраняла примерно одинаковую сплоченность на протяжении всего времени наблюдения. Координация у знакомых также уменьшилась примерно на 26% спустя 20 мс после стимула, а у незнакомцев оставалась прежней. Ниже показаны схемы поведения тестируемых групп рыб в разные моменты времени после стимула (0, 20 и 100 см).


Изображение №6

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Вышеописанные результаты предоставляют эмпирические доказательства того, что группа рыб, состоящая из знакомых друг с другом особей, гораздо эффективнее реализует тактику быстрого старта в случае опасности.

Наблюдения показали, что задержка первичной реакции на стимул у особей-лидеров в группах знакомых рыб была значительно ниже, чем в группе незнакомцев. Это говорит о том, что социальный контекст играет важную роль в реализации побега от хищников. Особи-последователи, которые реагируют в ответ на поведение лидеров, также оказались гораздо ловчее именно в группе знакомых.

Для особей-лидеров из группы незнакомцев пониженная реакция может быть объяснена задержкой срабатывания нейронных сетей, управляющих реакцией побега. Этот процесс обычно опосредован активностью М-клеток.

Ученые также отмечают, что, несмотря на более длительную задержку ответа, особи-лидеры из группы незнакомцев демонстрировали кинематические характеристики, сопоставимые с таковыми у лидеров из группы знакомых. Это говорит о том, что независимо от социальных факторов имеется общий механизм нейронного контроля реакции на внешний стимул.

Однако в группе незнакомых рыб у особей возникает потребность тратить когнитивные ресурсы на ознакомление с незнакомцами, тем самым задерживая реакцию М-клеток, вызывая более длительную задержку ответа, но сохраняя столь же быструю моторную реакцию.

Проще говоря, вместо того, чтобы следить за горизонтом в поисках вероятного хищника, рыбы тратили время и силы на рукопожатия (плавникопожатия?) и знакомство друг с другом.

Авторы исследования утверждают, что влияние дружбы на реакцию быстрого старта среди социальных рыб очевидно. Однако необходимо также изучить, как степень знакомства среди особей в группе влияет и на другие аспекты их жизни (размер группы, размножение, поведение вне опасности т.д.).

Результаты этого труда позволяют лучше понять, почему некоторые виды предпочитают объединяться в группы, держаться ближе тех, кого знают дольше, и стараются избегать незнакомых особей, пусть они и того же вида.

Вопросы единства среди людей витают в воздухе со времен зарождения нашего вида. Разные племена, разные нации, разные культуры и обычаи, разные языки, разные флаги и гимны. Внутри нашего вида существует масса отличий, которые тем или иным образом предотвращают формирование единого общества. Говоря о единстве людей, можно вспомнить один маленький момент из необычного для этой темы источника, из фильма «Пятый элемент», в котором прозвучала незамысловатая фраза «президент Земли». Это словосочетание предполагает, что на планете нет государств и границ, а лишь единое общество землян, т.е. единение людей как вида. Возможно ли такое в условиях реальности, а не научной фантастики? Вопрос одинаково сложный и простой, риторический и с множеством ответов. Вероятно, стоит поставить его иначе — готовы ли мы к такому? Вероятно, четкого ответа все равно нет. Вероятно, как и маленькие коралловые рыбки, мы начнем объединяться в одну большую группу лишь тогда, когда перед нами возникнет хищник, несущих в равной степени опасность для каждого из нас.


Источник

0

Комментарии 0

или войдите через Telegram или Google

Комментариев пока нет.

Ещё новости

Как замораживать огурцы, чтобы сохранить их вкус и аромат

Чего только не придумают находчивые хозяйки, чтобы подготовиться к зиме. С домашней консервацией мы давно разобрались: закатываем в банки всё что душе угодно. А как насчет заморозки? Можно ли замораживать огурцы, к примеру? Многие об этом раньше и не слышали…

24 июля 2021 2 900 просм. #огурцы #готовим сами #заготовка

Закончена история подводной лодки, найденной в Нарвском заливе (видео)

Считается, что когда-то Александр Суворов сказал: «Пока не погребен последний погибший солдат – война не окончена!». В июле этого года совместными усилиями российских и эстонских поисковиков в Финском заливе была обнаружена подводная лодка М – 96. Она не…

23 июля 2021 6 757 просм. 5 #нарва #история #вов

Планы VKG построить целлюлозный завод в Ида-Вирумаа вряд ли столкнутся с местными протестами

Хотя волость Люганузе в Ида-Вируском уезде, где концерн Viru Keemia Grupp (VKG) намерен построить целлюлозный завод, выделялась протестами граждан против различных действий, это вряд ли станет препятствием для строительства нового предприятия. Озвученные пару…

23 июля 2021 3 630 просм. 20 #нарва #промышленность #протесты

После введения новых правил декларирования объемы посылок из третьих стран сократились вдвое

С 1 июля в Эстонии начали действовать новые правила декларирования и налогообложения посылок, что повлекло за собой резкое сокращение объемов отправлений из третьих стран.

23 июля 2021 6 877 просм. 16 #эстония #таможня #налоги
Темы недели

Ищем в заголовках и тексте всех новостей с 2011 года, опечатки поправим. Например: Кренгольм, автобус 31, очередь на границе.

СервисыМеню
Установить на iPhone
  1. Нажмите «Поделиться» внизу экрана Safari (на iPad — вверху).
  2. Прокрутите список и выберите «На экран „Домой“».
  3. Нажмите «Добавить» — значок STENA.ee появится рядом с другими приложениями.

В Chrome на iPhone то же самое: «Поделиться» в адресной строке, затем «На экран „Домой“».

Уведомления о новостях

Загрузка…