Почему лягушки вынуждены «глотать» глазами?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

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

Почему блины рвутся при переворачивании: главная ошибка — слишком горячая сковорода

Блины рвутся не из-за плохой сковородки. Всё дело в физике: если температура выше 200 °C, крахмал не успевает схватиться. Вот как испечь ровные блины.

Карта древних дождей выдала точные районы, где на Марсе могла зародиться жизнь

В 2018 году автоматическая лаборатория марсохода Curiosity провела анализ образцов древней спрессованной глины на дне кратера Гейл. Возраст этих отложений, сформировавшихся на дне глубокого озера,...

Люди с мозгом больше нашего: редкие черепа из Китая впервые показали, как выглядели древние денисовцы

На протяжении полутора десятилетий в науке об эволюции человека существовало серьезное противоречие между данными генетики и классической антропологии. В 2010 году генетики расшифровали ДНК из...

Почему на массовом советском кассовом аппарате «ОКА 4401» не было нуля на клавиатуре

Сейчас розничная торговля плотно так завязана на сеть «Интернет», без него Вам и коробку молока в супермаркете у дома не продадут. Кассы в магазинах все электронные (по сути это ПК), а даже бабушки...

Почему люди снова покупают кнопочные телефоны, хотя привыкли к смартфонам

Современный смартфон хранит билеты, помогает оплачивать покупки, прокладывает маршруты и заменяет фотоаппарат. Казалось бы, кнопочным телефонам давно пора исчезнуть. Однако их продолжают...