Znajdź zawartość

Jak wygląda rafa koralowa widziana oczyma ośmiornicy, krewetki i innych jej mieszkańców? Dotąd można było tylko próbować to sobie wyobrazić, ale dzięki specjalnej kamerze zbudowanej przez biologów z Uniwersytetu w Bristolu zadanie stanie się o wiele łatwiejsze. Zespół wybiera się w tym roku na Jaszczurzą Wyspę u wybrzeży Queensland, by zrobić serię zdjęć Wielkiej Rafy Koralowej. Liderem projektu jest dr Shelby Temple. Niektóre zwierzęta, np. ośmiornice, kraby, krewetki, a może i ryby, dostrzegają polaryzację światła. Dysponując kamerą, naukowcy będą mogli doświadczać podwodnego świata jak one. Kamera pozwala zmierzyć polaryzację światła. Później jest przedstawiana za pomocą zdjęć, gdzie różnym poziomom polaryzacji przypisano jakąś barwę. To trochę jak korzystanie z kamery na podczerwień, która przekształca niewidzialną dla nas podczerwień w dostrzegane przez oko kolory. Wstępne wyniki badań Temple'a pokazują, że polaryzacyjny wymiar podwodnego świata jest o wiele bardziej złożony, niż się dotąd wydawało. Odkryto różne sposoby komunikowania i kamuflażu, na które wcześniej byliśmy ślepi (i to dosłownie). By zrozumieć, o czym mowa, wyobraźmy sobie, jak postrzegalibyśmy rafy koralowe, gdybyśmy widzieli na czarno-biało. Temple podkreśla, że Park Narodowy Lizard Island to idealne miejsce do prowadzenia badań, bo można zmierzyć sygnały polaryzacyjne w każdym miejscu i środowisku, gdzie naukowcom uda się znaleźć dany gatunek zwierzęcia.

Zdolność przełączania typu kamuflażu to u pewnej kałamarnicy i ośmiornicy kwestia życia i śmierci. Wersja przezroczysta i lekko odbijająca światło dobrze sobie radzi z drapieżnikami, które polując na głębokości 600-1000 m, wypatrują zarysu sylwetki swoich ofiar, natomiast ubarwiona stanowi odpowiedź na metody polowania ryb wyposażonych w fotofor (narząd świetlny). Przezroczystość to tryb domyślny zarówno u ośmiornicy Japetella heathi, jak i kałamarnicy Onychoteuthis banksii. Widziane od dołu na podświetlonym tle prawie idealnie wtapiają się w otoczenie. Oczy i jelita, które nie mogą stać się przezroczyste, odbijają światło. Gdy jednak pojawi się błysk błękitnego światła, takim właśnie posłużyłyby się ryby świetlikowate, w skórze następuje uaktywnienie chromatoforów (komórek barwnikowych) i po chwili zwierzęta stają się czerwonobrązowe. W zeszłym roku dr Sarah Zylinski z Duke University prowadziła eksperymenty na terenie Rowu Atakamskiego. Osobniki z obu wymienionych wcześniej gatunków wyławiano z oceanu, a po umieszczeniu w zlewce kierowano na nie niebieskie światło LED. Wtedy zwierzęta stawały się nieprzezroczyste. Kiedy światło wyłączano, kałamarnica/ośmiornica natychmiast wracała do trybu domyślnego. W czasie ekspedycji z 2011 r. Zylinski mierzyła współczynnik odbicia ośmiornic z Zatoki Kalifornijskiej i stwierdziła, że u wersji przezroczystej jest on 2-krotnie wyższy niż po uaktywnieniu chromatoforów. Amerykanka prowadziła badania na 20 różnych gatunkach głowonogów, ale tylko J. heathi i O. banksii reagowały na niebieskie światło. W odróżnieniu od głowonogów żyjących na mniejszych głębokościach, nie zmieniały kamuflażu pod wpływem przepływających nad nimi cieni drapieżników czy potencjalnie niebezpiecznych obiektów. W przyszłości Zylinski zamierza prześledzić zależność między przezroczystością a głębokością, na której znajduje się habitat. Mniejsze młode zwierzęta znajdują się wyżej w kolumnie wody i mają mniej chromatoforów, dlatego bardziej polegają na przezroczystości. Ma to sens, ponieważ na tych głębokościach nie ma ryb wykorzystujących fotofory. Dojrzałe osobniki występują natomiast głębiej i mają więcej chromatoforów. Artykuł dr Zylinski i dr. Sonke Johensena ukazał się w piśmie Current Biology. http://www.youtube.com/watch?v=f0-_tSgtQsA

Kamuflujące mundury upowszechniły się w wojsku dopiero przed I wojną światową, jednak stonogi z zamieszkującego południowo-zachodnią Kolumbię gatunku Psammodesmus bryophorus znają trik z maskowaniem od bardzo, bardzo dawna. Ich grzbiet jest porośnięty mchami, czasem na jednym osobniku znajduje się nawet kilkaset tych roślin. P. bryophorus odkryto w kwietniu zeszłego roku w Rzecznym Rezerwacie Natury Ñambí. Dokonała tego grupa studentów, których pracami kierował Alvaro Eduardo Flórez z Narodowego Uniwersytetu Kolumbii w Bogocie. Stonogi te mają ok. 6 cm długości. Pod mchami kryje się czarny grzbiet z białymi kropkami oraz czerwonobrązowe boki i odnóża. Większość stonóg odżywia się martwą materią organiczną, jednak naukowcy podejrzewają, że P. bryophorus gustuje również w mchach. Doktorantka Daniela Martinez Torres podkreśla, że na 18 znalezionych osobników, aż 11 było pokrytych mchami, niekiedy nawet ponad 400. W sumie Kolumbijka zidentyfikowała na skorupiakach 10 gatunków mchów z 5 rodzin, zwłaszcza z Pilotrichaceae i Lejeuneaceae. Uważa ona, że zwierzęta i rośliny, z których część żyje zwykle na spodzie liści, łączy mutualistyczna zależność. Wyniki jej prac ukażą się niebawem w piśmie International Journal of Myriapodology. Co kto zyskuje na współpracy? Stonogi stają się mniej widoczne dla drapieżników. A mchy i wątrobowce traktują P. bryophorus jak bezpłatny środek transportu. Podróżują dzięki nim po okolicy, zostawiając w różnych miejscach swoje zarodniki. Na razie niewiele wiadomo o nowym gatunku, np. rozmnażaniu czy długości życia. Nie wiadomo nawet, czy P. bryophorus nie są zagrożone wyginięciem.

Przybierając kamuflujące pozy, mątwy zwyczajne (Sepia officinalis) bazują na wzrokowych wskazówkach z otoczenia. Podczas swoich najnowszych badań Roger Hanlon z Marine Biological Laboratory w Woods Hole zauważył, że przestraszone zwierzęta unosiły 2 z ramion w pozie oddającej ustawione w akwarium sztuczne glony. Reakcja powtórzyła się, gdy głowonogowi pokazano zdjęcie rośliny. By ukryć się przed drapieżnikiem, mątwa musi skutecznie połączyć maskujące ubarwienie z adekwatną pozą. O ile jednak wzory na ciele badano u wielu gatunków, o tyle gesty i ich wdrażanie na tle różnych rodzajów podłoża nie doczekały się już właściwie żadnego zainteresowania. Zespół Hanlona jako pierwszy zdobył dowody, że do kontroli ruchów ramion mątwa zwyczajna wykorzystuje wskazówki wzrokowe z najbliższego otoczenia. Podczas eksperymentu zwierzętom prezentowano kwadrat o boku długości 47 mm z wzorem fali (czarno-białymi pasami), który był odchylony w stosunku do poziomej osi ciała głowonoga o 0°, 45° lub 90°. Okazało się, że S. officinalis zawsze ustawiały ramiona w kierunku zgodnym z pasami.

BAE Systems, brytyjska firma specjalizująca się w produkcji sprzętu wojskowego, postanowiła użyć nietypowych rozwiązań do tworzenia kamuflażu sprzętu wojskowego. Technologia nazwana już "e-kamuflażem" będzie korzystała ze znanego z czytników książki elektronicznej "e-atramentu". Wysoce zaawansowane czujniki elektroniczne przytwierdzone np. do pancerza czołgu będą badały otoczenie i, za pomocą właśnie elektronicznego atramentu, wyświetlą na nim taki obraz, który pozwoli ukryć czołg przed ludzkim wzrokiem. Kamuflaż będzie zmieniany na bieżąco, więc czołg wjeżdżający na plażę będzie wyglądał inaczej niż wówczas, gdy przejeżdżał przez łąki. Naukowcy z BAE uważają, że pojawienie się elektronicznego kamuflażu to kwestia najbliższych lat. Prace nad nim są prowadzone w ramach szerokiego projektu Future Protected Vehicle. Sam program jest niezwykle szeroko zakrojony. Naukowy z BAE są np. bardzo bliscy opracowania... przezroczystego pancerza znacznie bardziej wytrzymałego niż szkło kuloodporne. Taki pancerz, stosowany w wieżyczkach pojazdów opancerzonych znakomicie zwiększy możliwość obserwowania przez załogę otoczenia.

Dzięki luminescencji spodnia część ciała niektórych rekinów emituje światło. W ten sprytny sposób zwierzęta stają się niewidzialne zarówno dla ofiar, jak i dla innych drapieżników. Świeci ok. 50 gatunków, czyli ponad 10% znanych rekinów. Pierwsze badania eksperymentalne nad luminescencją tych ryb chrzęstnoszkieletowych przeprowadził zespół Juliena Claesa z Laboratorium Biologii Morskiej na Uniwersytecie Katolickim w Leuven. Belgowie skupili się na jednym ze świecących gatunków – kolczaku czarnym (Etmopterus spinax), który naturalnie występuje w północnym Atlantyku i Morzu Śródziemnym. Jak tłumaczy Claes, rekiny zawdzięczają swój połysk zlokalizowanym na brzuchu narządom świetlnym, inaczej fotoforom. Ponieważ wiele drapieżników ma skierowane ku górze oczy, to powszechna metoda kamuflażu w strefie mezopelagialu (rozciągającej się od 200 do 1000 m głębokości). U rekinów zademonstrowano ją jednak po raz pierwszy. Na potrzeby studium schwytano samce i samice kolczaków czarnych z okolic Bergen w Norwegii. Ryby przetransportowano potem do Espeland Marine Station, gdzie przebywały – jak na wolności - w zbiornikach z zimną, ciemną wodą. W takich warunkach Belgowie zmierzyli luminescencję każdego osobnika. Po kilku dniach operację powtórzono, tym razem jednak najpierw nad głową rekinów umieszczono źródło światła. Tuż po schwytaniu u wielu zwierząt odnotowano spontaniczne długotrwałe świecenie. Czasem utrzymywało się ono nawet godzinę. Widmo światła było dopasowane do warunków panujących w fiordzie – brzuch emitował intensywne zielone lub niebieskawe światło. Po stymulacji okazało się, że ryby potrafią w pewnym stopniu uzgodnić swoje reakcje z zewnętrznymi zmianami oświetlenia. Oznacza to, że kolczaki wykorzystują informacje docierające do oczu i szyszynki. Ponieważ otwór gębowy E. spinax znajduje się po spodniej stronie ciała, oszukana ofiara, np. kryl, zostaje pożarta w mgnieniu oka. Luminescencja jest także pociągająca dla płci przeciwnej. Luminescencja służy także do komunikowania, ponieważ z bliska niektóre części ciała wydają się bardziej rozświetlone. Dotyczy to m.in. rejonu miednicy, gdzie znajdują się narządy płciowe – opowiada Claes.

Dzięki kamuflującemu ubarwieniu zwierzęta często ukrywają się przed drapieżnikami. U roślin kolor ma raczej znaczenie dla fotosyntezy lub przyciągania zapylaczy. Czy również u nich wzory wyglądające na maskujące rzeczywiście odgrywają taką rolę? Okazuje się, że tak (American Journal of Botany). Matthew Klooster z Uniwersytetu Harvardzkiego i jego zespół postanowili sprawdzić, czy zeschłe podsadki (łac. bracteae) u rzadkiej rośliny leśnej Monotropsis odorata pełnią podobną funkcję jak np. pasy tygrysów. Monotropsis odorata to fascynująca roślina, która w kwestii wyżywienia polega wyłącznie na mikoryzie korzeniowej. Ponieważ nie potrzebuje pigmentacji fotosyntetycznej – np. zielonych liści – aby wyprodukować własną energię, podobnie jak grzyby czy zwierzęta, może zaadaptować szerszą gamę kolorystyczną. Amerykanie przeprowadzili eksperyment na dużej populacji rośliny. Usuwali podsadki z łodygi i przysadki pąków kwiatowych. Przypominają one leżące na ziemi zeschłe liście, spośród których wynurza się kiełkująca M. odorata. Po jakimś czasie pokrywa się ona ciemnofioletowymi kwiatami w kolorze łodygi. Kiedy naukowcy określili współczynnik odbicia dla różnych części rośliny, stwierdzili, że podsadki rzeczywiście spełniają funkcję kamuflażu. Łatwo zniknąć potencjalnym drapieżnikom z oczu, gdy współczynnik odbicia podsadek jest podobny do wyliczonego dla leżących na dnie lasu liści. Klooster zauważył też, że osobniki z podsadkami wytwarzały więcej dojrzałych owoców. Poza tym były w mniejszym stopniu (aż o ok. 75%) uszkadzane przez roślinożerców. Wczesne wysuszanie podsadek, by ukryć organy reprodukcyjne, jest dobrą strategią, gdy łodygi są przez długi czas narażone na kontakt z drapieżnikami. Dziwne jest tylko to, że przy zapylaniu i roznoszeniu nasion M. odorata polega na zwierzętach. Jak mają wykonać swoje zadanie, skoro roślina tak skrzętnie się ukrywa? Harvardczycy spekulują, że odpowiedzią może być wyjątkowo atrakcyjny zapach. Widzieli oni nawet trzmiele, które nurkowały pod liście, szukając niewidocznych jeszcze spod nich okazów.

Badania kameleonów w ich naturalnym środowisku wykazały, że zmiana kolorów może być nie tylko sposobem wtopienia się w tło, ale także, a może przede wszystkim, sygnałem społecznym. W ten sposób komunikuje się np. zainteresowanie osobnikiem płci przeciwnej lub jego brak. Devi Stuart-Fox i Adnan Moussalli z Uniwersytetu w Melbourne wybrali do badań afrykańskie kameleony karłowate. Za pomocą jaskrawych kolorów pokazujących się na boku dosłownie w mgnieniu oka samice wyrażają zainteresowanie samcem bądź odrzucenie jego zalotów, a samce sygnalizują agresję lub poddanie innemu samcowi. Biolodzy nie wiedzieli, czemu niektóre gatunki zmieniają barwy w większym stopniu od pozostałych. Przypuszczali, że wszystko zależy od otoczenia, w jakim żyją zwierzęta. Jeśli jest różnokolorowe, kameleony powinny być w stanie wytworzyć równie imponującą paletę barw. Gdy środowisko jest raczej jednobarwne, nie ma potrzeby aż tak się wysilać. Szybko okazało się jednak, że to nieprawda... Australijczycy zebrali samce reprezentujące 21 podgrup genetycznych kameleonów karłowatych. Zaaranżowali sytuację konfrontacji, ustawiając je naprzeciw siebie na gałęzi oraz mierzyli zachodzące na co dzień zmiany kolorów. Posługiwali się spektrometrem, ponieważ jaszczurki te widzą w ultrafiolecie. Jak podsumowuje Stuart-Fox, zależało im na ujrzeniu kameleona okiem innego kameleona. Na koniec naukowcy sprawdzili, jak postrzegają je żywiące się nimi drapieżniki: jastrzębie i dzierzby. Okazało się, że paleta barw kameleonów nie powiększała się wraz ze wzrostem zróżnicowania otoczenia. Gatunki najbardziej zmieniające barwy wytwarzały za to najwyraźniejsze wzory. Ewolucji "chodziło" więc przede wszystkim o czytelność komunikatów społecznych, a nie o ukrywanie. Kameleony nie muszą się obawiać drapieżników, ponieważ rozbłysk na boku pojawia się i zmienia w ciągu milisekund (PLoS Biology).

Owady z zamierzchłej przeszłości stosowały podobne metody kamuflażu jak współczesne gatunki tych zwierząt. Odnaleziono skamieniałości owada sprzed 47 mln lat (Eophyllium messelensis), który upodobnił się do liścia. Okazuje się zatem, że udawanie liścia jest skuteczną strategią ewolucyjną. Zespół naukowców prowadzonych przez Sonję Wedmann z Instytutu Paleontologii w Bonn natrafił na pozostałości owada w okolicach znanego stanowiska Messel (Hessen w Niemczech). Zwierzę o długości ok. 6 cm wyglądem przypominało podłużny liść roślin występujących na Ziemi w tym samym czasie, a więc mirtów, lucerny oraz laurów. Rozmiarami, kształtami oraz techniką kamuflażu nie odbiegało od swoich współczesnych krewnych. U skamieniałości odnaleziono np. wyrastające z tułowia listkowate wypustki. W czasie dnia, aby ukryć się przed polującymi na zdobycz drapieżnikami, liściokształtne owady mogą pozostawać w bezruchu przez bardzo długi czas. Chowają wtedy głowę, żeby jeszcze bardziej upodobnić się do liścia. Ich przodkowie robili prawdopodobnie to samo, ponieważ naukowcy zauważyli, że przednie kończyny są uformowane w taki sposób, iż zmieściłaby się tam głowa zwierzęcia. W nocy mistrzowie kamuflażu upodobniają się do falujących na wietrze liści: pozwalają się bezwładnie kołysać w przód i w tył. Wygląd owada zmienił się nieco w czasie eocenu (Proceedings of the National Academy of Sciences).