Головастики в ответ на хищника перестраивают свой метаболизм

Чтобы спастись от хищника, жертва использует разные стратегии. Прежде всего бросаются в глаза всякие внешние приспособления для активной или пассивной защиты -- рога, шипы, панцири, быстрые ноги и поведение -- оборона, бегство или затаивание. Но это далеко не все -- организм жертвы реагирует на хищника, изменяя свою физиологию.

Проследить за физиологическим ответом на присутствие хищника в разных условиях попытались швейцарские ученые Ульрих Штайнер (Ulrich K. Steiner) и Джош ван Бускирк (Josh Van Buskirk) из Зоологического института Цюрихского университета (Zoological Institute, University of Zürich). Они изучали головастиков обычной травяной лягушки.

Жизнь по соседству с хищником

Головастиков в течение месяца содержали на открытом воздухе в 20 пластиковых бассейнах. В 10 бассейнах в плавающую внутри клетку помещали личинку стрекозы на последней стадии развития. Это опасный враг головастиков, в природе она активно их поедает. Личинку кормили три раза в неделю. В остальных 10 контрольных бассейнах клетка пустовала.

На 28-й день исследователи взвесили головастиков. Оказалось, что головастики из бассейнов с экспозицией личинки стрекозы отставали в массе от головастиков из чистой воды. Первые весили в среднем 466 мг, а вторые -- 579 мг.

В течение трех последовательных дней ученые измеряли потребление головастиками кислорода, пропуская воду через специальный прибор с сенсорами кислорода. Потребление кислорода они рассматривали как критерий скорости метаболизма.

В эксперименте смоделировали и другие условия -- кратковременную встречу с хищником. Для этого в воду с головастиками добавляли воду, в которой до этого сидели личинки стрекозы. При этом хищники выделяли в воду химические вещества -- кайромоны. Через 15 минут после этого в воде также измеряли потребление кислорода.

Можешь -- беги, не можешь -- затаись

Оказалось, что при кратковременной экспозиции запаха хищника (в эксперименте с кайромонами) и при долговременном соседстве с хищником потребление кислорода изменилось противоположным образом по отношению к показателям контрольных головастиков. В первом случае оно возросло на 16,8%, а во втором случае на 10% снизилось.

Ученые делают вывод, что физиологический ответ организма на хищника зависит от времени воздействия. Кратковременная экспозиция вызывает усиление потребления кислорода, что сопровождается учащением дыхания и работы сердца, выбросом энергии для интенсивной мышечной работы. При встрече с хищником животные поступают по принципу «дерись или убегай». Но и для того, и для другого необходима энергия, и организм мобилизуется.

Как показали эксперименты на головастиках, физиологический ответ не обязательно сопровождается одновременным поведенческим ответом. Так, головастики, у которых кайромоны вызвали усиление метаболизма, не начинали быстрее двигаться и убегать, поскольку реального хищника в бассейне не было. Но их организм был к этому подготовлен.

В случае постоянного присутствия хищника бежать от него бесполезно, и организм реализует другую стратегию защиты -- сделаться как можно менее заметным. Для этого стоит затаиться и меньше двигаться. Но, перейдя к менее активному образу жизни, животные обрекают себя на полуголодное существование, так как у них меньше возможности добывать корм. Метаболизм в этом случае снижается, но и развитие замедляется. Так происходило с головастиками, которые постоянно жили с хищником в клетке.

Кратковременную и длительную реакцию головастиков на хищника можно сравнить с более общим случаем -- реакцией организма на кратковременный или длительный стресс. Она принципиально разная. В случае острого стресса гормоны стресса глюкокортикоиды ускоряют метаболизм, а в случае хронического стресса длительное выделение этих гормонов замедляет процессы жизнедеятельности.

Статья опубликована в журнале PLos ONE.