Рыбы-удильщики — это увлекательная группа глубоководных рыб, наиболее известных биолюминесцентными «удочками», которые торчат из их голов. Эти светящиеся приманки привлекают добычу в темноте глубокого океана. Но могут ли рыбы-удильщики на самом деле включать и выключать свои огни? Или они постоянно светятся? Ответ зависит от вида.
Некоторые рыбы-удильщики, такие как черный дьявол и некоторые цератиоиды, могут контролировать свою биолюминесценцию и полностью выключать ее, когда не охотятся. Другие виды, такие как морской черт, по-видимому, имеют постоянное свечение. Исследования показывают, что непрерывное свечение может помогать некоторым рыбам-удильщикам в поиске партнера и идентификации своего собственного вида. Но контролируемая биолюминесценция, вероятно, является предковым состоянием, поскольку она обеспечивает энергетическое преимущество.
Биолюминесценция, или производство видимого света живыми организмами, очень распространена среди глубоководных животных. Многие рыбы, ракообразные и головоногие моллюски развили светогенерирующие фотофоры для привлечения добычи, общения или маскировки от остаточного нисходящего света.
У удильщиков биолюминесценция используется в первую очередь для хищничества. Эска или иллициум («удочка»), которая выступает над их ртами, содержит симбиотические биолюминесцентные бактерии. Эта светящаяся приманка привлекает любопытных рыб и кальмаров, которых удильщик быстро вдыхает, оказавшись в радиусе действия. Различные группы удильщиков имеют различную морфологию иллиция со стержнями, кисточками или сложными мясистыми конечностями, заканчивающимися светящимися органами.
| Группа удильщиков | Биолюминесцентные адаптации |
|---|---|
| Цератиоиды (например, Ceratias, Cryptopsaras) | Эска на конце короткого иллиция, может иметь фотофорную «приманку» внизу |
| Меланоцетиды (например, Melanocetus) | Более длинный конический иллиций с терминальной эской |
| Гигантактиниды (например, Gigantactis) | Кустистый иллиций, заполненный биолюминесцентными бактериями |
| Лофииды (например, морской черт) | Свисающий иллиций с листовидной эской |
Эта биолюминесценция свойственна удильщикам и производится либо самими рыбами, либо их симбиотическими бактериями. Она отличается от внешней биолюминесценции, производимой симбиотическими ракообразными или другими организмами, прикрепленными непосредственно к телу удильщика.
Некоторые удильщики могут полностью отключать свою биолюминесценцию по желанию, когда не ведут активную охоту. Эта способность была задокументирована у:
– некоторых цератиоид, таких как бородавчатый удильщик (Ceratias uranoscopus)
– черного дьявола-удильщика (Melanocetus johnsonii)
– других меланоцетид, таких как тихоокеанская футбольная рыба (Himantolophus sagamius)
Эти виды имеют хорошо развитые внутренние органы света и системы фотофоров, которые они, вероятно, контролируют с помощью мускулатуры и движений хроматофорного пигмента. Когда органы света закрыты или выход фотофоров уменьшен, биолюминесценция прекращается.
Возможность выключить биолюминесценцию помогает цератиоидам и меланоцетидам экономить энергию. Производство света требует значительных затрат энергии, как непосредственно от рыбы, так и от ее симбионтов. Одно исследование показало, что биолюминесценция увеличивает потребление кислорода удильщиками более чем на 50% по сравнению с несветящимися периодами. Таким образом, способность выборочно включать и выключать биолюминесценцию имеет явные энергетические преимущества.
Другие удильщики, по-видимому, не способны полностью погасить свою биолюминесценцию и вместо этого светятся постоянно. К ним относятся:
– Гусиные улитки (Lophiidae)
– Некоторые антенные тресковые (Bathylychnops)
– Haplophryne mollis
– Многие самки линофриновых и цератиевых после достижения половой зрелости
Постоянная биолюминесценция может помочь этим рыбам привлекать партнеров и распознавать свой собственный вид. Гусиные улитки, в частности, используют свои заметные приманки, чтобы помочь найти партнеров в открытом океане. Их непрерывное свечение делает их видимыми с больших расстояний для ухаживания. Некоторые цератиевые также сохраняют постоянное свечение после созревания, которое, вероятно, служит для распознавания видов и поиска партнеров в лишенных света глубинах.
Но постоянная биолюминесценция имеет энергетические затраты, что указывает на компромиссы между поиском партнера и сохранением энергии. Это говорит о том, что контролируемая биолюминесценция развилась в определенных группах для оптимизации эффективности охоты за счет минимизации производства света вне периодов кормления.
У видов с контролируемой биолюминесценцией, как на самом деле удильщики включают и выключают свои огни? Исследования указывают на несколько возможных механизмов:
– Окклюзия световых органов – удильщики, по-видимому, способны механически закрывать или выставлять напоказ свои биолюминесцентные эски и фотофоры с помощью лоскутов кожи и тканей. Окклюзия световых органов отключает биолюминесценцию.
– Позиционирование кристаллов фотофоров – Некоторые фотофоры содержат подвижные кристаллы, которые могут изменять направление и интенсивность испускаемого света. Регулировка кристаллов фильтрует и фокусирует биолюминесценцию.
– Изменение плотности симбионтов. Симбиотические бактерии, которые производят биолюминесценцию, размножаются и становятся более плотными, когда удильщики питаются. Уменьшение популяции симбионтов может приглушить биолюминесценцию.
– Внутренний контроль фотофоров. Подобно светлячкам, контролирующим свои биолюминесцентные фонари, удильщики, вероятно, имеют внутренний контроль мускулатуры или хроматофоров над выходом светового органа и могут соответственно тускнеть или ярче.
Возможность активно модулировать биолюминесценцию с помощью этих механизмов позволяет удильщикам, таким как цератиоиды и меланоцетиды, полностью выключать свои фонари, когда они не охотятся. Это обеспечивает значительную экономию энергии в постоянно скудных на пищу глубинах океана.
Тот факт, что некоторые группы удильщиков контролируют биолюминесценцию, в то время как другие имеют постоянное свечение, дает представление об эволюции этой черты.
Биолюминесценция впервые развилась у более мелких удильщиков, таких как цератиоиды, которые использовали кратковременные вспышки свечения для привлечения добычи. Возможность выборочно включать и выключать биолюминесценцию обеспечила основные энергетические преимущества, которые стимулировали эволюцию этой черты.
Позже более крупные виды адаптировали постоянную биолюминесценцию для дополнительных функций, таких как спаривание. Энергетические компромиссы были перевешены преимуществами более эффективного поиска партнера и распознавания видов.
Контролируемая биолюминесценция также считается предковым состоянием у удильщиков. Способность контролировать биолюминесценцию разошлась только позже в определенных линиях, где свечение стало использоваться для множественных целей выживания и размножения.
Рыбы-удильщики демонстрируют интригующее разнообразие биолюминесцентных адаптаций. Некоторые виды, такие как цератиоиды и меланоцетиды, могут полностью контролировать свою биолюминесценцию, выключая ее, когда не охотятся, чтобы сохранить энергию. Другие группы, такие как морские черти, демонстрируют постоянное свечение, которое помогает в поиске партнера и идентификации вида, но имеет более высокие энергетические затраты. Способность выборочно включать и выключать биолюминесценцию, по-видимому, является предковым состоянием у рыб-удильщиков, эволюционировавшим для эффективного захвата добычи. Понимание этого разнообразия дает представление о том, как биолюминесценция эволюционировала для различных функций в различных глубоководных средах.