Побег из желудка: как японский угорь выживает после того, как его съели

В живой природе защита от хищников делится на два этапа. Первый этап — это действия до того, как хищник поймал добычу. Сюда относятся быстрое бегство, маскировка или попытки напугать нападающего. Второй этап начинается, если хищник все-таки схватил жертву.

Когда добыча оказывается внутри чужого тела, спастись становится крайне трудно. В пищеварительной системе нет кислорода, стенки желудка сжимаются, а желудочный сок начинает растворять ткани. По этой причине почти все способы защиты после проглатывания носят пассивный характер. Некоторые рыбы имеют жесткие шипы, которые ранят хищника изнутри и заставляют его выплюнуть пищу. Другие животные выделяют яд или имеют твердый панцирь, позволяющий пройти через весь кишечник и выйти наружу естественным путем.

Случаи, когда проглоченное животное активно борется за жизнь и выбирается наружу самостоятельно, в биологии единичны. Самый необычный пример такого поведения демонстрирует молодь японского речного угря (Anguilla japonica). Будучи проглоченным целиком, этот малек не погибает в желудке. Он разворачивается, протискивается обратно по пищеводу и выходит наружу через жаберную щель хищника.

Раньше биологи наблюдали такой побег только в лабораторных опытах с одним видом пресноводной рыбы — темным элаотрисом. Из-за этого оставалось неясным, является ли это редким совпадением или угорь способен спасаться от самых разных врагов. Группа исследователей из Университета Нагасаки провела масштабную серию экспериментов, чтобы выяснить границы этой способности. Их работа была опубликована в научном журнале Scientific Reports.

Как устроен побег: направление движения и время

Наблюдения с помощью видеокамер и рентгеновских аппаратов показали, как именно угорь покидает чужое тело. Главная особенность этого процесса заключается в том, что угорь всегда выходит наружу хвостом вперед, а не головой.

После того как хищник заглатывает угря, малек попадает в желудок. Там он не пытается пробить стенки органа головой. Вместо этого угорь сгибает длинное тело и направляет кончик хвоста обратно к входу в желудок. Хвост преодолевает сопротивление мышечного кольца пищевода и проникает в глотку рыбы.

В области глотки по бокам расположены жаберные щели — отверстия, через которые вода выходит наружу при дыхании. Угорь нащупывает хвостом одно из этих отверстий изнутри, просовывает заднюю часть тела в щель под жаберной крышкой и начинает продвигаться наружу. Когда большая часть туловища оказывается в воде, малек делает резкое волнообразное движение всем телом, полностью освобождается и уплывает.

Скорость побега зависит от того, какая рыба проглотила угря:

• В желудке обыкновенного сазана молодь проводила меньше всего времени — в среднем 4,5 секунды;
• Из японского судака угри выбирались примерно за 8 секунд;
• В желудках донного элаотриса и морского окуня процесс затягивался в среднем до 37 секунд.

Все выбравшиеся особи остались живы. Ученые пересаживали их в отдельные аквариумы и наблюдали за ними в течение нескольких дней. Ни у одного малька не обнаружили никаких заметных травм.

Постановка опыта: шесть видов врагов

Чтобы проверить, насколько универсален этот навык, исследователи провели 456 испытаний. В экспериментах использовали молодых японских угрей средней длиной 61 миллиметр.

Ученые отобрали мальков, которые уже прошли прозрачную стадию развития и приобрели темную окраску. На этой стадии нервная система и мышцы угря уже достаточно развиты для сложных движений. На более ранних этапах развития мальки еще слишком слабы и физически не способны выбраться из желудка.

Каждого угря помещали в емкость к одной взрослой хищной рыбе. Ученые выбрали шесть видов хищников, которые живут в тех же водоемах, что и угорь, но сильно отличаются друг от друга по трем признакам:

1. Среда обитания. В список вошли три пресноводных вида (элаотрис, сазан и взрослый японский угорь) и три морских либо солоноватоводных вида (полосатый иглобрюх, дальневосточный морской окунь и японский морской судак).
2. Стиль плавания. Одни рыбы ведут малоподвижный донный образ жизни (элаотрис, окунь, угорь), другие постоянно плавают в толще воды (сазан, судак).
3. Способ питания. Пять видов заглатывали добычу целиком с помощью всасывания воды, и только один вид — полосатый иглобрюх — имел зубы для откусывания кусков.

Из 456 попыток в 389 случаях хищники атаковали и успешно проглотили малька. За поведением животных вели непрерывную видеозапись.

Результаты испытаний: четкая граница успеха

Результаты опытов разделили подопытных рыб на две неравные группы.

Из желудков пяти видов рыб, которые заглатывают добычу потоком воды, угри успешно выбирались во всех сериях экспериментов. Из 359 проглоченных мальков живыми наружу вышли 114 особей. Это дает среднюю вероятность спасения 32% — спасался примерно каждый третий угорь.

Доля успешных побегов по отдельным видам хищников распределилась так:

• Из темноротого элаотриса (Odontobutis obscura) выбрались 33% угрей (88 из 265);
• Из дальневосточного окуня (Sebastiscus marmoratus) — 27% (8 из 30);
• Из японского судака (Lateolabrax japonicus) — 31% (4 из 13);
• Из обыкновенного сазана (Cyprinus carpio) — 20% (6 из 30);
• Из желудка более крупных особей своего же вида (Anguilla japonica) — 38% (8 из 21). Случаи каннибализма среди угрей известны давно, и эксперимент показал, что малек может сбежать даже от взрослого сородича.

Математический анализ данных показал важную закономерность: ни соленость воды, ни образ жизни хищника, ни разница в размерах между хищником и жертвой не оказывали решающего влияния на результат. Вероятность спасения всегда находилась в диапазоне от 20 до 38 процентов.

Полным провалом завершились только испытания с шестым видом — полосатым иглобрюхом (Takifugu alboplumbeus). Иглобрюх поймал и проглотил угря в 30 случаях. Ни один малек не смог выбраться наружу. Результативность побегов составила ноль процентов.

Причина различий: всасывание против откусывания

Разница между успехом и гибелью угря связана с тем, как устроены челюсти разных рыб. В ихтиологии выделяют два основных способа захвата добычи: за счет потока воды и за счет силы челюстей.

Большинство костистых рыб на планете используют всасывание. При атаке рыба не пытается схватить добычу зубами. Она резко раскрывает пасть и одновременно раздвигает в стороны жаберные кости. Объем ротовой полости мгновенно увеличивается в несколько раз. Внутри рта возникает область низкого давления, куда с высокой скоростью устремляется окружающая вода.

Поток воды затягивает добычу прямо в рот и дальше в пищевод. Это очень быстрый способ охоты, который длится доли секунды. Однако он имеет важную особенность: добыча попадает внутрь совершенно целой. Вода смягчает удар, а мелкие зубы на челюстях служат лишь для удержания скользкой поверхности, но не повреждают ее. Оказавшись в желудке такой рыбы, угорь не имеет физических повреждений, сохраняет силы и может сразу начать движение к жабрам.

Иглобрюхи охотятся совершенно иначе. Их зубы срослись в плотные, жесткие пластины, которые приводятся в движение мощными челюстными мышцами. Иглобрюх не полагается на поток воды, он механически смыкает челюсти на теле жертвы.

Видеозапись показала, что происходит при нападении иглобрюха:

• В момент контакта (отметка времени 0 секунд) челюсти сдавливают малька;
• Через 0,6 секунды после начала атаки тело угря уже разделено на несколько частей;
• Через 2,2 секунды хищник полностью заглатывает оторванные фрагменты.

Чтобы выбраться из желудка через жабры, малек должен быть целым и живым. Он должен чувствовать направление пространства и совершать скоординированные движения телом. Повреждение мышц или гибель рыбы в первые доли секунды после захвата челюстями полностью исключают саму возможность побега.

Где живут опасные хищники: море и реки

Японский речной угорь имеет сложный жизненный цикл. Взрослые рыбы нерестятся далеко в океане. Вылупившиеся личинки подхватываются морскими течениями и за несколько месяцев преодолевают тысячи километров, приближаясь к берегам Восточной Азии. Возле берегов они превращаются в мальков, входят в устья рек и начинают подниматься вверх против течения, чтобы провести в пресной воде несколько лет до взрослого состояния.

До сих пор биологи считали, что уход угрей из богатого пищей моря в реки связан исключительно с поиском менее конкурентных условий для роста. Новые данные ученых из Нагасаки показывают другую причину: миграция в реки спасает молодь от гибели в челюстях определенных хищников.

Исследователи сопоставили данные о видовом составе рыб в морских заливах Японии и во впадающих в них реках:

1. Морские заливы и солоноватые озера. В озере Хамана, которое соединено с морем и куда заходят молодые угри, биологи зафиксировали 155 видов рыб. Из них 24 вида имеют острые зубы или челюсти, способные раскусить добычу. Среди них — иглобрюхи, барракуды и другие хищники с острыми зубными пластинами. В заливе Кодзима ученые насчитали 62 вида рыб, из которых девять видов обладали кусающим типом питания. В такой воде угорь при встрече с хищником погибает почти гарантированно.
2. Пресноводные реки. В реке Миякодагава, которая впадает в озеро Хамана, ихтиологи обнаружили 11 видов рыб, и среди них не было ни одного вида с кусающим аппаратом. В реке Асахигава, впадающей в залив Кодзима, из 83 видов рыб кусающим оказался лишь один — все тот же иглобрюх Takifugu, который лишь на короткое время поднимается в низовья рек из моря.

Подавляющее большинство речных рыб Японии — это карповые, окуневые, сомовые и другие виды, которые охотятся только с помощью всасывания.

Когда молодь угря уходит из моря в реку, она перемещается в среду, где правила выживания меняются. В море встреча с хищником оставляет нулевые шансы. В реке даже в случае ошибки и попадания в пасть у малька сохраняется тридцатипроцентная вероятность остаться в живых благодаря побегу через жабры.

Итоги исследования и значение для сохранения вида

Численность японского угря за последние десятилетия сократилась на десятки процентов. Причинами этого стали промышленный вылов, загрязнение воды и строительство плотин, которые перекрывают молоди путь из моря в верхние участки рек.

Результаты работы японских биологов показывают, насколько важна для выживания угря непрерывность его миграционного пути. Когда плотины задерживают мальков в эстуариях и низовьях рек, угрей вынужденно удерживают в зонах с высокой концентрацией хищников, использующих челюстной захват. В этих условиях защитный рефлекс угря перестает работать.

Поведение молоди японского угря доказывает, что приспособления к защите не заканчиваются в момент поимки добычи. Способность разворачиваться в желудке и выходить наружу через дыхательные органы — это действенный инструмент выживания вида.

Источник: Scientific Reports