Ученым давно известно, что дельфины могут обнаруживать электрические поля, излучаемые рыбами, и использовать эту способность для охоты на свою добычу. Однако, как им это удалось, до сих пор оставалось загадкой. Исследование опубликовано в Journal of Experimental Biology.
Новое исследование, посвященное афалинам, показывает, что дельфины способны чувствовать электрические поля благодаря ямочкам (также называемым вибриссальными ямками) на их ртах в форме клюва.
Когда детеныш дельфина рождается, в ямочках на его рту появляются усы, которые вскоре выпадают по мере взросления дельфина. До сих пор ученые считали, что эти ямочки или ямочки для усов служат лишь остатками детских усов дельфина и не имеют никакого другого применения.
Однако группа исследователей из Университета Ростока и Нюрнбергского зоопарка в Германии провела несколько экспериментов, раскрывших истинное назначение ямочек дельфинов.
По мнению исследователей, все живые организмы, находясь в воде, генерируют электрические поля вокруг своего тела. Это связано с тем, что активность нейронов, такая как мышечные сокращения и активность нервных волокон, генерирует электрические поля.
Электрические поля также возникают в результате образования заряженных ионов в рамках нормальных биологических процессов. Например, рыбы излучают биоэлектрические поля вокруг рта и жабр, потому что слизистые оболочки в этих областях вступают в прямой контакт с океаном и выделяют ионы в окружающую воду.
Сама соленая морская вода насыщена заряженными ионами, которые помогают распространять эти поля от тел рыб. И эти электрические поля затем используются акулами, скатами и дельфинами, чтобы поймать свою добычу.
«Ямки усов были четко видны в виде горячих точек на верхней челюсти дельфинов, что указывает на то, что они все еще функционируют. Сопутствующее исследование затем показало, что гистология этих крипт гвианского дельфина и афалин напоминает базовую структуру известных электрорецепторов, обнаруженных у акул и скатов, так называемых ампул Лоренцини», — рассказал один из авторов исследования Тим Хюттнер.
Более того, «поведенческий тест с самцом Sotalia guianensis подтвердил это, поскольку гвианский дельфин реагировал на слабые электрические поля в психофизическом эксперименте. После этого мы начали исследование в Нюрнбергском зоопарке с афалинами», — добавил Хюттнер.
Они провели интересный эксперимент с участием двух афалин, Донны и Долли, чтобы проверить их чувствительность к статическим электрическим полям.
Они провели два отдельных теста. Сначала они закопали рыбу в глубокую песчаную почву и определили уровни электрического поля, к которым были чувствительны Донна и Долли. Затем они обнаружили искусственные электрические поля, создаваемые электродами, прикрепленными ко рту.
Во втором тесте исследователи сначала научили дельфинов опираться челюстями на погруженные в воду металлические стержни и уплывать каждый раз, когда они чувствовали электрическое поле от электродов.
Они также несколько раз настраивали электрическое поле, чтобы определить уровни, к которым ямки усов дельфинов были наиболее чувствительны.
«Постепенно уменьшая электрическое поле с 500 до 2 мкВ/см, команда отслеживала, сколько раз дельфины уходили по команде, и были впечатлены; Донна и Долли были одинаково чувствительны к самым сильным полям, почти каждый раз выходя правильно. И только когда электрические поля стали слабее, стало очевидно, что Донна была немного более чувствительна, воспринимая поля величиной 2,4 мкВ/см, в то время как Долли осознавала поля 5,5 мкВ/см», — отмечают авторы исследования.
«Таким образом, мы успешно показываем, что два афалины способны обнаруживать электрические поля постоянного тока величиной всего 2,4 и 5,5 мкВсм -1 соответственно, порог обнаружения того же порядка, что и у утконоса и гвианского дельфина», — добавили ученые.
Однако морские животные, такие как рыбы, не всегда создают статические электрические поля. Внутреннее движение их органов дыхания может привести к генерации полей различной силы.
Исследователи создали электрические поля низкой силы, которые пульсировали от одного до 25 раз в секунду, и заметили, что ямочки способны улавливать сигналы. Однако их чувствительность к этим электрическим полям переменного тока уменьшалась с увеличением частоты переменного тока.
Подобное явление наблюдается также у акул и скатов. Более того, оба дельфина были более чувствительны к постоянным (статическим) электрическим полям, чем к сигналам переменного тока (разным).
«Долли смогла уловить только самое медленное поле при 28,9 мкВ/см, в то время как Донна уловила все три осциллирующих поля, ощутив самое медленное при 11,7 мкВ/см», — отмечают исследователи.
Исследователям потребовалось около трёх с половиной лет, чтобы обучить дельфинов, измерить чувствительность их ямочек и определить вышеупомянутые уровни постоянного и переменного электрического поля.
Текущее исследование предполагает, что дельфины используют свои ямочки для восприятия электрических полей и поиска пищи, но польза этих биологических сенсоров, возможно, выходит за рамки поиска пищи.
Например, установив электрорецепцию у дельфинов, возможно, животные смогут обнаруживать геомагнитное поле Земли посредством электромагнитной индукции.
Более того, знание об электрически чувствительных ямочках может также помочь ученым разработать более эффективные стратегии сохранения дельфинов.
«Мы показываем, что даже у хорошо известной афалины, одного из наиболее изученных млекопитающих в мире, мы смогли найти «новую» сенсорную модальность, показывая, что мы еще не все знаем. А знание большего о поведении, физиологии и физиологии животных, а в нашем случае, о сенсорной экологии дельфинов, всегда помогает лучше понять вид, и да, это может привести к более информированным планам сохранения», — сказал Хюттнер.
