Почему лягушки вынуждены «глотать» глазами?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Флора и фауна

Наблюдая за тем, как лягушка охотится, можно заметить одну специфическую деталь: сразу после того, как добыча оказывается в пасти, земноводное резко закрывает глаза, и глазные яблоки буквально уходят внутрь головы. Этот процесс часто описывают как «глотание глазами», что звучит как биологический парадокс. Однако за этим зрелищем скрывается логика. Чтобы понять, почему лягушки вынуждены прибегать к такому методу, необходимо рассмотреть устройство их черепа, принцип работы ротовой полости и то, как процесс поглощения пищи связан с их образом жизни.

Автор: Ren West Источник: commons.wikimedia.org

Почему обычного глотания недостаточно?

Чтобы осознать необходимость использования глаз в процессе глотания, нужно сначала понять, почему лягушка не может глотать так, как это делают млекопитающие или птицы. У человека и многих других животных процесс глотания начинается с тщательного пережевывания пищи. Зубы измельчают еду, а язык, обладающий сложной мускулатурой и свободный в движениях, формирует из нее пищевой комок, обильно смачивая его слюной. Далее в работу вступает глотка и пищевод, стенки которых имеют мощные гладкие мышцы. За счет волнообразных сокращений, называемых перистальтикой, измельченная кашица легко проталкивается в желудок.

Лягушки лишены большинства этих приспособлений. Они не имеют зубов, способных жевать (зубы некоторых видов служат лишь для удержания добычи), и не пережевывают пищу. Добыча проглатывается целиком, часто в виде крупного, твердого и сухого объекта, такого как жук или кузнечик. Язык лягушки работает совершенно иначе: он прикреплен к передней части нижней челюсти и в спокойном состоянии лежит во рту, а при охоте выбрасывается вперед липкой поверхностью. Такой язык идеально подходит для захвата, но совершенно не приспособлен для того, чтобы проталкивать твердый ком пищи назад, в горло.

Кроме того, пищевод лягушки имеет широкое, но относительно короткое строение и не обладает такой мощной перистальтикой, как у млекопитающих. Простого сокращения стенок глотки недостаточно, чтобы протолкнуть нежеваного, твердого насекомого через пищеводный сфинктер в желудок. Физически требуется прямой механический толчок сверху, который создаст давление на пищевой комок и заставит его двигаться вниз. Именно здесь возникает потребность в дополнительном «поршне».

Красноглазая древесная лягушка (L. chloris), обитающая в восточной Австралии
Красноглазая древесная лягушка (L. chloris), обитающая в восточной Австралии
Автор: LiquidGhoul Источник: commons.wikimedia.org

Как именно глаза помогают глотать?

Ротовая полость лягушки устроена таким образом, что небо, разделяющее рот и носовые ходы, находится в непосредственной близости от глазных яблок. Глаза земноводного расположены очень высоко на черепе, а тонкая костная и мышечная перегородка отделяет глазницы от ротовой полости.

Когда лягушка захватывает добычу и закрывает рот, пищевой комок оказывается на дне ротовой полости, прямо под нёбом. Чтобы протолкнуть его в пищевод, земноводное закрывает веки и напрягает специфические мышцы, которые называются втягивающими мышцами глаза. Сокращаясь, эти мышцы тянут глазные яблоки вниз и назад, внутрь черепной коробки.

Поскольку глазные яблоки имеют достаточно большой объем, при их втягивании они физически вдавливаются в мягкое нёбо лягушки. Нёбо прогибается вниз, оказывая прямое механическое давление на находящийся под ним пищевой комок. Глаза в этот момент работают как два поршня, которые буквально выдавливают пищу из ротовой полости в пищевод. Без этого втягивания глазных яблок нёбо осталось бы неподвижным, и твердая добыча просто застряла бы во рту. Как только пища проходит в пищевод, мышцы расслабляются, и глаза возвращаются в свое нормальное, выпуклое положение.

Лягушка глотает пищу при помощи глаз (иллюстрация)
Лягушка глотает пищу при помощи глаз (иллюстрация)
Автор: qwen. ai

Цена специализации

Возникает закономерный вопрос: почему эволюция не наделила лягушек более совершенным глотательным аппаратом, чтобы им не пришлось проделывать эти сложные манипуляции? Череп лягушки претерпел колоссальные изменения для выполнения одной главной задачи — молниеносного захвата подвижной добычи.

Кости черепа амфибий сильно упрощены и сращены, челюстной аппарат имеет специфическое строение, позволяющее открывать рот на несоразмерно большой угол. Подъязычный аппарат, который у млекопитающих поддерживает глотку и участвует в глотании, у лягушек видоизменен и служит в основном для механизма выбрасывания языка. Эволюция не могла одновременно сохранить череп, идеальный для хищного броска и захвата, и усложнить его для пережевывания и классического глотания. Эти две функции требуют взаимоисключающих структурных изменений.

Использование уже существующих глазных мышц и глазных яблок в качестве механического поршня стало гениальным с точки зрения биомеханики решением. Организму не потребовалось выращивать новые мышцы или перестраивать кости черепа. Втягивающие мышцы глаза уже существовали и были достаточно сильными. Эволюция просто перенаправила их функцию, заставив работать в связке с нёбом для решения проблемы проталкивания пищи.

Скелет съедобной лягушки. a - Таранная кость (Astragalus), c - Копчик (Coccyx), ca - Пяточная кость (Calcaneum), co - Коракоид (Coracoid), cr - Лучелоктевая кость (Radius-ulna), e - Решётчатая кость (Ethmoid), eco - Эпикоракоид (Epicoracoid), eo - Затылочная кость (Exoccipital), fp - Лобнотеменная кость (Frontoparietal), il - Подвздошная кость (Ilium), mx - Верхнечелюстная кость (Maxillary), n - Носовая кость (Nasal), ost - Омостернум (Omosternum), pco - Прекоракоид (Praecoracoid), pl - Нёбная кость (Palatine), pi - Лобково-седалищная кость (Pubis-ischium), pm - Предчелюстная кость (Praemaxillary), po - Протическая кость (Prootic), po' - Палец (Pollex), psp - Парасфеноид (Parasphenoid), pt - Крыловидная кость (Pterygoid), qj - Квадратноскуловая кость (Quadratojugal), sc - Лопатка (Scapula), sq - Чешуйчатая кость (Squamosal), ssc - Надлопатка (Suprascapula), st - Грудина (Sternum), sv - Крестцовый позвонок (Sacral vertebra), sy - Симфизиальная кость (Symphysial), tf - Большеберцово-малоберцовая кость (Tibia-fibula), v - Спинные позвонки (Dorsal vertebrae), vo - Сошник (Vomer), VI - Рудимент шестого пальца (Rudiment of sixth toe)
Скелет съедобной лягушки. a — Таранная кость (Astragalus), c — Копчик (Coccyx), ca — Пяточная кость (Calcaneum), co — Коракоид (Coracoid), cr — Лучелоктевая кость (Radius-ulna), e — Решётчатая кость (Ethmoid), eco — Эпикоракоид (Epicoracoid), eo — Затылочная кость (Exoccipital), fp — Лобнотеменная кость (Frontoparietal), il — Подвздошная кость (Ilium), mx — Верхнечелюстная кость (Maxillary), n — Носовая кость (Nasal), ost — Омостернум (Omosternum), pco — Прекоракоид (Praecoracoid), pl — Нёбная кость (Palatine), pi — Лобково-седалищная кость (Pubis-ischium), pm — Предчелюстная кость (Praemaxillary), po — Протическая кость (Prootic), po' - Палец (Pollex), psp — Парасфеноид (Parasphenoid), pt — Крыловидная кость (Pterygoid), qj — Квадратноскуловая кость (Quadratojugal), sc — Лопатка (Scapula), sq — Чешуйчатая кость (Squamosal), ssc — Надлопатка (Suprascapula), st — Грудина (Sternum), sv — Крестцовый позвонок (Sacral vertebra), sy — Симфизиальная кость (Symphysial), tf — Большеберцово-малоберцовая кость (Tibia-fibula), v — Спинные позвонки (Dorsal vertebrae), vo — Сошник (Vomer), VI — Рудимент шестого пальца (Rudiment of sixth toe)
Автор: George A. Boulenger Источник: ru.wikipedia.org

Защита во время трапезы

Помимо чисто механической функции проталкивания пищи, втягивание глаз выполняет еще одну критически важную задачу — защитную. Лягушки часто охотятся на крупную и активную добычу: жуков с твердым хитином, ос, многоножек или мелких позвоночных. Попав в пасть, такая добыча не сдается сразу и продолжает отчаянно сопротивляться, пытаясь укусить или уколоть хищника.

Глаза лягушки — это уязвимые органы, лишенные костной защиты спереди. Если бы глазные яблоки оставались в обычном положении во время проглатывания, защищающейся добычи, они могли бы быть серьезно повреждены лапками, жвалами или жалом насекомого. Втягивая глаза глубоко в орбиты и плотно закрывая их веками, лягушка не только создает давление на пищу, но и убирает глаза из зоны досягаемости бьющейся добычи. Веки и втянутые глазные яблоки образуют ровную, защищенную поверхность, которая не мешает пище проходить в глотку и при этом гарантирует сохранность зрительного аппарата хищника.

Изображение в превью:
Автор: Ren West
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Почта для связи — gorbov.busines@yandex.ru

1 комментарий

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Как самостоятельно диагностировать и восстановить работу ДМРВ и лямбда-зонда: экономим на автосервисе с помощью ELM327

Неровная работа двигателя на холостом ходу, ощутимые провалы при разгоне и резко выросший расход топлива — классическая головная боль владельцев подержанных автомобилей. Чаще всего...

Как стримить GTA 6: обзор карты видеозахвата Ugreen MC700 + видеообзор

Если вы собираетесь стримить GTA 6 с консоли, то рано или поздно возникает вопрос: с чего вообще захватывать изображение? В моем случае ответом стала карта видеозахвата Ugreen MC700. На фоне многих...

Вороны помнят людей годами: могут ли они отомстить через 15 лет?

Вороны способны годами помнить человека, связанного с опасностью, и предупреждать о нём сородичей. Но подтверждают ли исследования месть через 15 лет - или это только впечатление?

Форма для льда из пластика и силикона оказалась удобнее штатной формы из холодильника

Форма для льда — один из самых распространённых кухонных аксессуаров. Казалось бы, придумать что-то новое в такой простой конструкции сложно, но производители продолжают...

Почему Лестница троллей стала самой популярной дорогой для туристов в Норвегии

Предвосхищая вопрос, никаких троллей в округе не наблюдается, да и лестница на самом деле — это автомобильная дорога, просто у норвежцев фантазия слишком богатая, чтобы давать трассе...

Как исчезновение волков в Йеллоустоне деформировало русла местных рек: гидрологический парадокс

По гидрологическим картам национального парка Йеллоустон с 1950 по 1990 гг. средняя ширина русла реки Ламар на контрольных створах увеличилась на 35%, а глубина фарватера уменьшилась почти вдвое....