Адаптация зрения членистоногих к условиям низкой освещенности позволяет не только обеспечивать четкость изображения, но и различать сородичей среди других животных. Немецкие исследователи выявили дополнительный, весьма необычный механизм: паукообразные идентифицируют себе подобных по узорам, расположенным на их спине.
Семейство Cosmetidae относится к отряду сенокосцы — паукообразным членистоногим. Эти существа обитают в самых разных регионах: от лесов и лугов до пустынь, а иногда поселяются и в квартирах людей. Сенокосцы обычно ведут ночной образ жизни, и это поднимает фундаментальный вопрос: как животные видят в темноте, как отличают насекомых, других членистоногих, предметы и собственных сородичей?
Известно, что ученые высказывали предположения о том, что сенокосцы способны идентифицировать сородичей благодаря флуоресценции – процессу, при котором организм поглощает свет определенной длины волны и переизлучает его как свет с большей длиной волны. Этот механизм широко встречается в природе – от кораллов и скорпионов до попугаев и некоторых млекопитающих. Встречаются единичные случаи, когда флуоресценция указывает на вид или пол животного. Например, у скорпионов, известных своим ярким свечением под воздействием ультрафиолета, различия между полами и видами незначительны, что вызывает сомнения в роли флуоресценции как сигнала.
Немецкие ученые провели исследование перуанских сенокосцев и установили явную взаимосвязь между флуоресценцией и их внешним видом опубликовали результаты исследования в журнале Scientific Reports.
Основное внимание в исследовании уделяется строению спинного щита сенокосцев, которое называется equuleus («конек»). Беловато-желтое пятно сохраняет постоянную форму в пределах одного вида, но значительно различается у пяти изученных видов, обитающих по соседству. Днем эта структура лишь контрастирует с темным фоном тела, однако в темноте под ультрафиолетовым светом equuleus начинает ярко светиться сине-зеленым светом.
В ходе исследования было установлено, что под прозрачной кутикулой панциря располагается особый оптический слой – отражатель, состоящий из кристаллов гуанина. Этот слой обладает двойной ролью: он не только отражает ультрафиолетовое излучение обратно в флуоресцирующую кутикулу, усиливая свечение, но и направляет уже испущенный флуоресцентный свет наружу, что делает сигнал более интенсивным и хорошо видимым в условиях слабого освещения. Результаты спектроскопического анализа показали, что естественного ночного освещения достаточно для активации свечения панциря сенокосца.
Специалисты изучили глаза определенного вида Vononana adrik и обнаружили за глазным яблоком членистоногих тапетум — слой кристаллоидного материала. Тапетум действует как зеркало: он отражает свет обратно на фоторецепторы и повышает чувствительность глаза в условиях слабой освещенности.
Такая структура позволяет сенокосцам поглощать свет преимущественно в сине-зеленой области спектра equuleus, несмотря на это, их зрение адаптировано к условиям низкой освещенности. Острота их зрения недостаточна для распознавания мелких деталей, однако позволяет замечать и идентифицировать общую форму и яркость светящегося знака на спине сородича, если он находится поблизости.
Флуоресцентный панцирь у сенокосцев представляет собой многогранный адаптивный механизм. Поскольку многие каналы коммуникации, как внутривидового, так и межвидового распознавания, функционируют не оптимально, этот механизм стал основным визуальным сигналом. Благодаря ему самцы и самки обнаруживают друг друга для размножения, а также снижается межвидовая агрессия и конкуренция за ресурсы.