Тема 2. «Как выжить в море».
Тема «Как выжить в море» является логическим продолжением «Калейдоскопа Японского моря». Если в предыдущей теме до посетителя необходимо было донести информацию о богатом биоразнообразии Японского моря, то здесь он должен познакомиться с весьма конкретными представителями. Акцент ставится на особенности живых организмов: приспособления для выживания на морском дне, появившиеся в ходе адаптационных процессов и касающихся как внешнего вида, так и поведенческих реакций.
Чтобы выжить в среде жестокого естественного отбора, большенмство рыб Яп.моря прошли ряд изменений, как внешнего вида, так и и поведения. Некоторые из них перестали плавать и стали передвигатся по дну, некоторые изменили окраску под цвет окружающей среды.
Каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Чтобы выжить в среде жесткого естественного отбора, многие виды морских обитателей в ходе эволюции прошли ряд изменений. Некоторые научились издавать коммуникационные звуки, другие стали ядовитыми, третьи приобрели способность к мимикрии или биолюминесценции. Особенно выражены такие приспособления у обитателей самых густонаселенных зон литорали и верхней границы сублиторали.
«Особенности поведения рыб»
Под поведением рыбы понимают индивидуальные или групповые реакции, направленные на удовлетворение
определенной биологической потребности отдельной особи или группы животных.
Биологическая потребность развивается под влиянием изменений окружающей среды. Поэтому в конечном счете поведение рыбы
преследует одну главную цель - привести в соответствие с изменением среды свой организм (стаю, популяцию, вид).
Для трехиглой колюшки характерно ярко выраженное брачное поведение и забота о потомстве. С наступлением периода размножения самцы отделяются от косяка и выбирают гнездовые территории, приобретая при этом яркую брачную окраску. Выбрав место, самец зачерпывает ртом горсти песка со дна, и относит их в сторону. В результате образуется мелкая ямка. Затем самец собирает гнездовой материал—обычно нити водорослей—и впрессовывает его в эту ямку.
Через несколько часов или дней образуется что-то вроде зеленого клубка, в котором самец своим телом просверливает сквозной туннель. После строительства гнезда самец сразу же меняет окраску. Красный цвет брюха усиливается, а черные пятна на спине сжимаются до крошечных точек. Каждый самец, если он готов к спариванию, реагирует на самок любопытным танцем, состоящим из повторяющихся фигур. Достаточно зрелая для икрометания самка, вместо того чтобы скрыться, разворачивается к самцу, одновременно принимая более или менее вертикальное положение. Достигнув гнезда, самец всовывает рыло в входное отверстие и ложится на бок спиной к самке, которая теперь стремится пролезть в гнездо. С помощью мощных ударов хвоста ей удается проскользнуть в узкое отверстие. Самец начинает наносить рылом серию быстрых ударов по основание ее хвоста самки. Спустя некоторое время самка поднимает хвост и выметывает икру. После этого она спокойно выползает из гнезда, в которое заходит самец, который, затем также выскальзывая с другой его стороны, оплодотворяет икру. Теперь он отгоняет самку, возвращается к гнезду, восстанавливает его крышу, приподнятую и нарушенную в результате прохождения под ней двух партнеров, и часто перемещает и укладывает икринки так, чтобы все они оказались внутри постройки. Половое влечение самца угасает, и ухаживание сменяется родительским поведением. Оно заключается в изгнании чужаков (рыб обоего пола своего вида, других видов, прочих хищников) и в вентиляции икры. Последнее осуществляется за счет характерного “обмахивающего” движения.
Крупные группировки рыб облегчают выполнение жизненных задач отдельной особи (защиту от опасности, поиск пиши, ориентацию при миграциях). Стая - это группировка близких по возрасту и физиологическому состоянию особей рыб одного вида, объединяющихся на достаточно продолжительный отрезок времени. Стайными являются в основном пелагические виды.
Вероятно, главная биологическая задача стаи - самосохранение. В стае рыбы становятся более пугливыми. Стая проявляет высокую настороженность и активно избегает раздражителей, к которым вне стаи особи относятся терпимо. К стае хищнику подобраться сложнее, чем к одиночной рыбе. Отдельные движущиеся рыбы в стае трудноразличимы для хищника, так как он не может остановить взгляд на одной особи. Бросок хищника на стаю, как правило, не приносит результата, поскольку стая делится на две части и перед хищником оказывается пустота. Стая рыб раньше замечает опасность.
Стаю настораживает все и необычное: крупный объект в воде и на берегу, тень от крупного объекта на берегу, посторонние звуки, гидродинамические удары, электромагнитные поля, изменение рН и химического состава воды.
Стая рыб менее склонна к исследовательскому поведению, заменяя таковое активным избеганием всего нового. Стайный образ жизни обеспечивает лучшую выживаемость как молоди, так и взрослых рыб. Стая эффективнее в поиске корма, распознавании опасностей и нахождении миграционных путей. Стаи японского анчоуса могут насчитывать до сотни тысяч рыб.
Японский анчоусEngraulis japonicus
«Рыбы-ходоки»
Существуют рыбы адаптации которых позволяют им пользоваться плавниками на подобие конечностей четвероногих животных для перемещения по грунту.
Черноротый удильщик
Lophiomus setigerus
«Мир глазами рыб»
Хрусталик глаза у рыб шарообразен, он лучше лучи преломляет, но не может менять форму. И все же в какой-то степени рыбы могут приспосабливать зрение к расстоянию. Они достигают этого приближением или удалением хрусталика от сетчатой оболочки с помощью особых мышц. Практически рыба в прозрачной воде видит не далее чем на 10-12 метров, а ясно - только в пределах полутора метров.
Угол зрения у рыб очень велик. Не поворачивая тела, они могут видеть предметы каждым глазом по вертикали в зоне около 150° и по горизонтали до 170°.
Объясняется это расположением глаз по обеим сторонам головы и положением хрусталика, сдвинутого к самой роговице.
«Звуки, издаваемые рыбами»
Звуки, исходящие от стаи и от отдельных рыб, хорошо различимы. Например, звуковая картина стаи тихоокеанской сельди ( Clupea pallasii pallasii Valenciennes, 1847) ассоциируется с писком.
У японского морского конька(Hippocampus mohnikei Bleeker, 1853) звучание связано с устройством сочленения черепа и позвоночника. Западающие одна за другую кости щелкают во время вскидывания коньком головы.
Самец темного окуня (Sebastes schlegelii Hilgendorf, 1880 ) издает звук, напоминающий постукивание, стимулируя самку к выметыванию личинок.
Скрежеты, щелчки и хрусты, или стридуляции, возникают при трении сочленений жестких плавниковых лучей. Некоторые из этих звуков произвольные и имеют коммуникативное значение.
Таковы звуки, издаваемые при шевелении передними плавниками умеренного спинорога Thamnaconus modestus (Günther, 1877)
«Ядовитые рыбы»
Ядовитых рыб можно разделить на активно- и пассивно-ядовитых. Постоянное нахождение в такой специфической среде обитания, как вода, наложило свой отпечаток на формирование защитных приспособлений, в том числе и ядовитых. Слизистые железы, характерные для водных организмов, обеспечивают не только улучшение гидродинамических характеристик тела, но и выполняют защитные функции. Этой же цели служат различные колючки и шипы, нередко снабженные специализированными ядовитыми железами, ведущими свое происхождение от слизистых желез кожи. Сочетание в ядовитом аппарате ранящего приспособления с железой, вырабатывающий ядовитый секрет, можно наблюдать у скатов, скорпеновых и других рыб. Это пример совершенной формы вооруженного ядовитого аппарата, которую можно условно отнести к «индивидуальным средствам химической защиты».
Ядовитыми являются многие виды семейства иглобрюхих. Токсины содержатся в кожном покрове, брюшине и некоторых внутренних органах рыбы — печени, кишечнике, гонадах, икре. Наиболее опасен из них тетродотоксин, который представляет собой сильнейший природный яд нервно-паралитического действия. При попадании в пищеварительный тракт он вызывает сильнейшие боли, конвульсии и обычно приводит к смерти.
Рыба-шар Sphoeroides pachygaster
Собака-рыба белоточечная Takifugu niphobles
Желтоперая собака-рыба Takifugu xanthopterus
Бурый скалозуб Takifugu rubripes
«Голожаберные моллюски»
Голожаберные (лат. Nudibranchia) — отряд морских брюхоногих моллюсков из инфракласса заднежаберных (Opisthobranchia). К особенностям строения относятся отсутствие как раковины, так и выраженной мантии. Их вторичные кожные жабры представляют собой мягкие незащищённые выросты покровов различной формы и располагаются по бокам или на спинной стороне тела; У некоторых видов жабры вовсе отсутствуют. Некоторые виды ядовиты и имеют яркую окраску. Голожаберные моллюски очень строги в выборе пищи. Их диета необычна, но однообразна: одни виды питаются только актиниями, другие – губками, а иные пьют лишь сок определенных водорослей. В на вершинах папилл - спинных выростов, накапливаются живые стрекательные клетки съеденных полипов.
Хермиссенда толстоусаяHermissenda crassicornis
Аолидия папильчатаяAeolidia papillosa
Корифелла или вишнёвая эолидаCoryphella athadona
«Ядовитые медузы»
Медуза-крестовик
Gonionemus vertens A. Agassiz, 1862
Эта ядовитая гидромедуза обитает в прибрежных водах северной части Тихого океана(от Китая до Калифорнии). Диаметр «зонтика» 25-40 мм. Внутри прозрачного тела виден крестообразный рисунок, образованный окрашенными внутренними органами (гонадами, расположенными вдоль четырех радиальных каналов пищеварительной системы). По краям зонтика расположено около 60 тонких щупалец, несущих утолщения — скопления стрекательных клеток.
Появляются медузы в период наибольшего прогрева вод Амурского залива и бухт заповедника, активно питается, созревает, размножается и исчезает в конце лета. Обитают медузы в прибрежных водах на глубинах от 0 до 10 м, чаще от 0,5 до 2,5 м, как правило - в зарослях морских трав, явно предпочитая зостеру. Медузы активно двигаются, поднимаясь к поверхности куполом вверх, переворачиваются и, распустив щупальца, плавно опускаются вниз, отлавливая щупальцами мелких ракообразных, которыми и питаются. Иногда они зависают на листьях трав, распустив щупальца , что позволяет им охотится, "отдыхая".
В естественной среде крестовики плохо заметны и это увеличивает шанс непредвиденной встречи их человеком. Ожог крестовика болезнен чрезвычайно и выводит человека из строя на несколько дней. При прикосновении пальцами рук ожога может не быть из-за грубости кожиВ случае ожога крестовиком следует немедленно выйти на берег, удалить остатки медузы, обильно промыть пораженное место пресной водой, приложить пакет со льдом, разместиться в тени и выпить крепкого кофе или чаю. В случае ухудшения самочувствия следует обратиться в токсикологический центр или в любое медицинское учреждение. Лечение обычно не превышает 3-4 дней. . Специфического противоядия против поражения крестовиком пока не найдено, но случаи смерти от поражения крестовиком, вопреки слухам, не зарегистрированы.
«Симбиоз»
«Симбиоз морских обитателей»
Симбиоз или мутуализм, форма отношений между организмами (симбионтами) двух разных видов, приносящаяобоюдную пользу. Степень выраженности симбиоза может быть разной, напоминая в этом отношениипаразитизм, проявления которого тоже значительно варьируют. Иногда симбиотические взаимоотношениястоль важны для жизнедеятельности организмов, что гибель одного из них неизбежно ведет к гибели другого.Однако связь не всегда бывает такой жесткой, и организмы могут жить по отдельности, хотя растут иразмножаются при этом далеко не так успешно, как при совместном существовании. В других случаяхравновесие во взаимоотношениях между симбионтами оказывается довольно неустойчивым: когда условияблагоприятствуют одному из них, он может существенно обогнать в росте своего партнера и дажепревратиться по отношению к нему в хищника или паразита.
Чрезвычайно разнообразно явление симбиоза, который может быть двусторонне полезным, односторонне полезным или двусторонне нейтральным. Классический пример двусторонне полезного симбиоза дают рак-отшельник и актиния, сидящая на его раковине. Актиния пользуется остатками со стола своего хозяина, который, кроме того, является для нее извозчиком, а рак-отшельник имеет защитника - актинию, отпугивающую его врагов. Рак-отшельник активно разыскивает актиний, снимает их клешней с субстрата, на котором они сидят, и пересаживает к себе на раковину, в которой живет.
Анемоновый рак-отшельник Dardanus pedunculatus
Чернополосый бычок Amblyeleotris wheeleri
Полосатый рак-щелкун Alpheus djeddensis
Некоторые раки-щелкуны рода Alpheus ассоцируются с бычками родов Amblyeleotris, Ctenogobiops, Cryptocentrus, Stonogobiops, Vanderhorstia, Tomiyamichthys и Mahidolia, прежде всего в Индо-Пацифике на мелководье коралловых рифов.
Известно, что у раков-щелкунов плохое зрение, но которое хорошо подходит для создания и содержания нор. Фактически, они могут быть одержимы процессом, постоянно перетаскивая щебень и мусор из норы, держа вход в чистоте. Бычки, между тем, обладают очень хорошим зрением, но менее искусны в создании нор, которые являются ценными убежищами на рифе.
В ходе эволюции, бычки и раки-щелкуны образовали альянс, который использует сильные стороны каждого из них и нивелирует недостатки . В обмен на «жилье», бычок выступает в качестве «часового» и при помощи утонченных движений хвоста оповещает рака-щелкуна в случае опасности. Рак-щелкун общается с бычком при помощи высокочувствительных антенн. Зачастую, пары бычков и раков-щелкунов населяют одну и ту же нору. В связи с дневным образом жизни, рак-щелкун на ночь закрывает норку камнем, чтобы обезопасить пару от хищников.
«Мимикрия рыб»
Отношения хищник-жертва; непрерывная борьба породила удивительные естественные способы хитрого и необычного выживания. Человек воспринимает коралловые рифы как мирные, спокойные и красивые места, но для обитающих там животных - это беспощадный мир активного взаимодействия «хищник- жертва». В результате эволюции и непрерывной борьбы и хищники, и их потенциальные жертвы выработали невероятные способы выживания. Хищники используют ядовитые вещества для нейтрализации добычи; жертвы используют токсины для отпугивания хищников; и те, и другие используют размеры как преимущество в физической борьбе, и обе стороны используют внешность, чтобы стать менее заметными для других животных.
Криптическая (защитная) окраска – это способность организма оставаться незамеченным другими организмами. Добиться этого можно либо физическими способами, при помощи мимикрии, маскировки (камуфляжа) или прозрачности, или же при помощи поведенческих методов, если животное ведет ночной или скрытный образ жизни (например, обитает в пещере или норе).
Если говорить об определениях, то мимикрия – это внешнее сходство с другим организмом (моделью), тогда как камуфляж – это маскировка путем сходства с неживыми объектами среды. Тем не менее, зачастую термин «камуфляж (маскировка)» используется в качестве общего термина, подразумевающего наличие у организма формы, позволяющей ему сливаться с окружающей средой. Оба способа могут использоваться как для защиты, так и в качестве средств «замаскированного нападения» и широко распространены в рифовой среде. Разница между мимикрией и камуфляжем размывается, если животное имитирует растение, водоросли или неподвижное животное, например, губку или коралл. В определенном смысле, животное напоминает другой организм или его часть, в этом смысле мы говорим о мимикрии, тем не менее, организм - модель является неподвижной частью среды, поэтому подобные случаи имитации считаются камуфляжем.
Мимикрия – это распространенное эволюционное решение целого ряда проблем, с которыми сталкиваются морские организмы. Мимикрия используется животными, помогая им сливаться с окружающей средой, притворно демонстрировать защитные механизмы или же позволяет им незаметно приблизиться к жертве. Один из наиболее распространенных способов использования мимикрии, когда рыба имитирует другие виды, с более выраженными хищническими способностями или механизмами химической защиты. Такого рода подражание рассчитано на то, что хищники распознают, какие виды не станут для них легкой добычей. Многие виды используют мимикрию только на ювенильной стадии; строение и/или окраска изменяются по мере взросления, когда особи становятся достаточно крупными, чтобы выработать альтернативные защитные механизмы.
Мимикрию можно подразделить на несколько более конкретных видов: агрессивная, защитная и авто-мимикрия. Защитная мимикрия, в свою очередь, подразделяется на следующие подвиды: Батезианская мимикрия (Batesian), мюллерианская (Müllerian), мертензианская (Mertensian) мимикрия и др.. Мимикрия была подробно описана и классифицирована на примере насекомых; многие виды мимикрии, используемые морскими организмами не соответствуют традиционной классификации.
Агрессивная мимикрия – это когда хищный или паразитирующий вид имитирует менее опасный вид с целью незаметно приблизиться к жертве. Моделью в данном случае часто выступает выбранный вид жертвы, что позволяет хищнику незаметно приблизиться к стайке, а потом охотиться на мелких особей или же выступить в качестве полезного симбионта для жертвы, например, губан-чистильщик, когда модель предпринимает внезапные атаки перед тем, как направиться к новой жертве.
Также как и мимикрия, маскировка (камуфляж) – уловка, позволяющая животным сливаться с окружающей средой и используемая ими как для агрессии, так и для защиты. По сути, камуфляж – это физическое свойство, хотя иногда оно сочетается с поведенческими характеристиками, например, зарыванием в песок. В целом, в случае агрессивного камуфляжа, хищники сливаются с окружающей средой и устраивают засаду на ничего не подозревающую жертву в защитном камуфляже; отдельные особи используют свой камуфляж, чтобы избежать хищников, зачастую питаясь по ночам, чтобы не перемещаться в дневное время. Маскировка используется многими морскими беспозвоночными, в большинстве случаев, ее защитный вариант. От ракообразных до головоногих и моллюсков, маскировка представляет собой важный способ выживания для мелких беспозвоночных. Немногие беспозвоночные обладают средствами физической защиты, например, раковинами или экзоскелетами. Мягкотелые животные, в частности, голожаберные, головоногие и голотурии, являются легкой добычей для хищников и им приходится использовать альтернативные защитные механизмы. Многие виды используют токсины или несъедобные химические вещества для отпугивания хищников, но большинство уязвимых видов используют маскировку в качестве основного защитного средства.
Двурогий бычок
Enophrys diceraus
Бычок-бабочка
Blepsias cirrhosus (Pallas, 1814)