Карликовая сумчатая летяга техникой бега напоминает ящериц

Российские исследователи из подведомственного Минобрнауки России Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) проанализировали бег самого маленького планирующего млекопитающего на Земле — карликовой сумчатой летяги (Acrobates pygmaeus). Оказалось, что движение ее конечностей при беге больше напоминают ящериц, чем ее сородичей — млекопитающих.

Московские ученые задались вопросом, каким образом адаптация к планированию влияет на способность к наземной четвероногой локомоции, в частности к бегу. Ведь, если посмотреть на летучих мышей (животных, обладающих активным полетом, то есть передвигающихся в воздухе благодаря взмахам крыльев), то можно заметить, что способность к перемещению на четырех ногах была у них фактически утрачена, а затем у многих видов восстановлена заново, но их бег очень мало напоминает бег других четвероногих. В отличие от тех, кому свойствен машущий полет, все планеры должны хорошо бегать, так как при планировании животное не машет, а падает вниз на неподвижных крыльях. Свою горизонтальную скорость оно приобретает за счет потери высоты. Эту потерю всегда необходимо компенсировать, то есть взбираться наверх при помощи ног, а не крыльев. Поэтому даже если планирующее животное плохо бегает по земле, оно просто обязано хорошо лазать по деревьям.

Очевидно, что адаптация к воздушной среде существенно влияет на наземную локомоцию, — в большинстве случаев негативно: ведь те перестройки, которые нужны для построения крыльев, даже если это статичные крылья, натянутые между передними и задними ногами, как у летяг, нарушают оптимизированные приспособления для четвероногого бега. Однако, возможно, для маленьких планеров цена адаптации к планированию не столь велика? Чтобы проверить гипотезу о том, что чем меньше животное, которое способно планировать, тем менее искажено строение костно-мышечного аппарата и, следовательно, тем меньше его новая специализация сказалась на наземной локомоции, исследователи выбрали самого мелкого планера — карликовую сумчатую летягу.  

Исследователи изучали бег трех особей сумчатых летяг, которых из Московского зоопарка переселили в специальный вольер для проведения экспериментов. Чтобы стресс в результате смены условия не искажал результаты исследований, сначала у летяг был период адаптации: в течение двух недель они осваивали новое место жительства. Для максимального комфорта и создания приближенных к природным условий вольер был оснащен вертикальными стволами деревьев с ветвями, горизонтальными поверхностями, домиками, где можно прятаться, а стены и потолок были выполнены из материала, за который удобно цепляться. Бег изучали на плоской широкой доске, установленной горизонтально. Ход экспериментов снимали на камеры с разных позиций, чтобы зафиксировать все детали пробегов летяг, после чего при помощи специальных программ проводили анализ наиболее длинных и равномерных пробегов животных. Медленные передвижения и пробеги с остановками для анализа не использовали. 

Кинематика конечностей при наземном передвижении эволюционировала у позвоночных животных с момента выхода на сушу. Конечности, сформировавшиеся в эволюции на базе рыбьего плавника, у первых выходцев были расставлены вбок и не позволяли поднять туловище над землей. Чтобы представить такое передвижение, достаточно взглянуть на современных саламандр. Они могли лишь протолкнуть вперед волочащееся по земле тело. По мере приспособления к наземного передвижению туловище позвоночных оторвалось от земли и полноценно оперлось на конечности. Однако у большинства представителей наземных четвероногих эти конечности остаются широко расставленными. Это не мешает быстрому бегу, достаточно посмотреть на шустрых ящериц, ставящих лапы по бокам от туловища. Однако млекопитающие пошли по принципиально иному пути. Эволюция их передвижения напрямую связана с парасагиттализацией — подведением конечностей под туловище. Это позволило им освоить новые формы бега и сделать передвижение по земле более эффективным. Если посмотреть на четвероногое млекопитающее (кошку или собаку) строго со спины, практически невозможно увидеть, как опираются лапы: точки их опоры прикрыты туловищем. Изучая карликовых сумчатых летяг, исследователи из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН заметили, что у них при беге лапы отведены так сильно вбок, что хорошо видны сверху. Даже самые примитивные млекопитающие из группы однопроходных не расставляют лапы так широко. Это явление ученые назвали депарасагиттализацией в противоположность парасагиттализации, поскольку сумчатые родственники этих летяг имеют гораздо более парасагиттализованные конечности.

«Карликовая сумчатая летяга отличается от всех млекопитающих, даже других сумчатых планеров, по кинематике. Она похожа разве что на шерстокрыла (плацентарное планирующее млекопитающее), у которого передние конечности тоже широко расставлены вбок, но даже у него задние не имеют подобной степени депарасагиттализации, — говорит главный специалист лаборатории экологии, физиологии и функциональной морфологии высших позвоночных ИПЭЭ РАН Виктор Макаров. — Если бы высокая степень депарасагиттализации была связана только с планированием, то мы бы могли встретить ее, вероятно, и у других планеров, но по известным данным мы этого не видим. То есть одной лишь адаптации к планированию недостаточно для объяснения столь специфичной техники бега.  В связи с этим мы высказали гипотезу, что на передвижение карликовых сумчатых летяг сильно влияет и перемещение по деревьям, на которых они обитают».

Старший научный сотрудник ИПЭЭ РАН Александра Панютина поясняет: карликовые сумчатые летяги большую часть своей жизни проводят на деревьях, и из-за их крошечного размера даже небольшой ствол представляет собой для них почти плоскую поверхность. Чтобы удерживаться на такой поверхности, им приходится широко расставлять лапы — это позволяет туловищу теснее прижиматься к стволу. В таком же положении они и питаются — собирая свой корм со стволов деревьев, например слизывая экссудат (сахаристые выделения) с поверхности стволов эвкалиптов. В результате сочетание маленького размера, поведенческих адаптаций к жизни на поверхности толстых стволов и планирования привели к очень специфическим преобразованиям опорно-двигательного аппарата карликовых сумчатых летяг, что сделало их в значительной степени уникальными.

«В результате исследования был сделан вывод, что, хотя аллюры карликовых сумчатых летяг не претерпели существенного изменения в связи с адаптацией к планированию, кинематика этих животных кардинально отличается от других четвероногих млекопитающих. Таким образом, малые размеры планеров не только не позволили им сохранить характерную для млекопитающих технику бега, но и, наоборот, способствовали кардинальным преобразованиям опорно-двигательного аппарата», — говорит Александра Панютина.

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.