Самки акул-молотов теряют свои заостренные головы по мере роста

Фото из открытых источников

Акулы-молоты — единственные известные акулы, у которых самцы и самки имеют разную форму головы. Ученые долгое время предполагали, что заостренная форма головы у самцов развивается по мере их роста.

Новое сравнительное исследование акул из двух заливов Флориды показывает обратное. С возрастом головы приобретают более округлую форму, причем у самок это изменение выражено сильнее. Результаты исследования были опубликованы в журнале Integrative Organismal Biology.

Акулы-молоты — самые маленькие представители семейства молотоголовых. Они редко достигают полутора метров в длину и имеют округлую, лопатообразную голову, а не широкую, как у их более крупных сородичей.

У самцов имеется небольшой выступ в передней части головы. У самок же, наоборот, более плавная, округлая форма головы. Ни у одного другого вида акул не наблюдается подобных различий между полами.

Впервые это различие было задокументировано в исследовании 2005 года. В нем предполагалось, что отросток на морде у самцов развивается как вторичный половой признак после достижения ими зрелости.

Никто не проверял эту идею напрямую в заливе Бискейн, мелководной лагуне, тянущейся вдоль атлантического побережья Майами и принимающей интенсивное движение судов и стоки.

Кэти Лю из Университета Майами возглавила команду, которая проверила эту идею на практике. Они сравнили популяцию молотоголовых моллюсков в заливе Бискейн со второй популяцией в заливе Тампа, расположенном в другом конце штата, чтобы выяснить, сохраняется ли та же закономерность на обоих побережьях.

В период с мая 2022 по май 2023 года команда, работая совместно с Field School, поймала 105 акул-молотов в заливе Бискейн, используя научный ярусный снайперский метод. Еще 39 акул были добыты в районе залива Тампа, в основном в результате научных исследований с использованием жаберных сетей, проводимых в рамках многолетнего исследования акул GULFSPAN.

Каждую акулу помещали на черную измерительную доску с разметкой в два сантиметра. Камера, расположенная прямо над ней, фиксировала изгиб ее головы, после чего животное метили и отпускали в тот же день.

Команда Лю загрузила эти фотографии в программу ImageJ, подогнала контур каждой головы к параболе и сравнила, насколько резко она изгибается. Исследователи также взяли небольшой образец мышечной ткани у каждой акулы для последующего анализа рациона питания. Примерно шесть из десяти акул в заливе Бискейн и примерно такая же доля в заливе Тампа были половозрелыми на момент отлова.

В обеих бухтах более заостренная голова наблюдалась у самых молодых акул обоих полов, и это касалось не только молодых самцов. С возрастом голова становилась более округлой и широкой, причем эти изменения были более выраженными у самок, чем у самцов.

«Наши исследования показывают, что заостренная форма головы не является признаком, который развивается у самцов по достижении ими половой зрелости», — сказала Лю. «У молодых самцов и самок головы были более заостренными, но по мере созревания они становились более округлыми. Это изменение было гораздо более выраженным у самок».

У самых старых и крупных самок в районе Тампа-Бэй были самые округлые головы, измеренные в ходе исследования.

Самцы также несколько округлялись по мере созревания, но изменения у самок были более значительными и равномерными в обеих бухтах.

Команда также проверила, зависит ли форма головы от диеты. Они взяли 137 образцов мышц и отправили их в Калифорнийский университет в Мерседе для анализа изотопов углерода и азота.

Изотопы накапливаются в мышцах в течение нескольких месяцев, поэтому они позволяют проследить историю питания животного на гораздо более длительный период, чем это когда-либо смог бы сделать анализ содержимого желудка.

Акулы залива Бискейн и акулы залива Тампа питались практически в рамках совершенно разных пищевых цепей, практически не пересекаясь в своих изотопных характеристиках.

У акул, обитающих в более урбанизированных водах залива Бискейн, в целом наблюдались более высокие показатели содержания азота.

Однако внутри каждой бухты самцы и самки использовали практически одни и те же ресурсы. Перекрытие изотопных ниш между полами составляло 68 процентов в заливе Бискейн и примерно 48 процентов в заливе Тампа.

Небольшие различия в рационе питания не могут объяснить, почему у самцов и самок моллюсков-молотоголовок такая разная форма головы.

«Наши результаты не выявили никаких доказательств того, что различия в рационе питания или способах поиска пищи определяли развитие специфических для пола форм головы акул», — сказала Лю.

Кэтрин Макдональд — соавтор исследования из Школы Розенстила. Она руководит программой исследований и сохранения акул в этой школе и заявила, что работа скорее исключает одну из версий, чем окончательно решает этот вопрос.

«Это исследование помогает сузить круг факторов, определяющих биологический признак, который долгое время ставил ученых в тупик», — сказала она. «Изучив форму тела и рацион питания у одних и тех же животных, мы смогли оценить, происходят ли изменения в рационе и морфологические изменения одновременно. Наши результаты позволяют предположить, что существует еще одна причина различий в форме головы у самцов и самок моллюсков рода Bonnethead».

Команда Лю предполагает, что заостренная голова может помочь более мелким, молодым акулам плавать эффективнее. Это преимущество может исчезнуть, когда самки достигнут больших размеров тела, необходимых для вынашивания и рождения детенышей.

У эмбрионов акул-молотов обоих полов голова еще до рождения имеет заостренную форму, поэтому никто пока точно не знает, когда начинается разделение акул по половому признаку.

Генетические исследования некоторых из этих акул уже показали, что популяции акул вида Bonnetthead в заливе Бискейн и заливе Тампа по-прежнему скрещиваются между собой. Их разные рационы питания и размеры не означают, что это два разных вида.

Команда исследователей утверждает, что тот же метод с использованием сетчатых досок можно применить и к другим популяциям моллюсков рода Bonnethead, от побережья Мексиканского залива до восточной части Тихого океана. Это позволило бы определить, сохраняется ли та же закономерность на всей территории ареала вида.