Этрусская землеройка Suncus etruscus — самое маленькое наземное позвоночное. Ее масса составляет всего 1,6 — 2,4 г, а длина не превышает 4 см, не считая хвоста. Чтобы при таких размерах поддерживать постоянную температуру тела, скорость обмена веществ у зверька должна быть просто бешеная. Ученые много и охотно исследуют особенности метаболизма столь крошечных существ, но лишь немногие обращают внимание на работу их органов чувств. Осязательную чувствительность этрусской землеройки много лет изучают специалисты Берлинского университета им. Гумбольдта (Humboldt-Universitat zu Berlin) под руководством профессора Михаэля Брехта (Michael Brecht). По их данным, размер животного и скорость метаболизма неразрывно связаны с необычайно развитой тактильной чувствительностью.
Что значит «быстро»
Исключительно высокий метаболизм этрусской землеройки (будем для краткости называть ее просто землеройкой) влияет на все функции ее тела, включая дыхание, транспорт кислорода, движения мускулов. Зверек потребляет кислород в 67 раз интенсивнее, чем человек, его сердце делает 1500 ударов в минуту, частота дыхания составляет 900 раз/мин, мышцы при беге сокращаются 780 раз/мин. Для поддержания нужной температуры тела землеройка дрожит с частотой 3500 раз/мин. Когда животное не спит, оно практически постоянно движется и не может постоять на месте более получаса. Обычно мускулатура позвоночных состоит из волокон двух типов: быстрых, которые осуществляют быстрые, резкие движения, и медленных, которые выдерживают небольшие, но длительные нагрузки. У этрусской землеройки медленных волокон нет, только быстрые. Пожалуй, это не только самый маленький, но и самый порывистый зверь.
Чтобы обеспечивать такой ритм жизни, необходима чрезвычайно развитая сенсорная и нервная система. Во-первых, для того, чтобы на бегу ни во что не врезаться, во-вторых, для успешной охоты. S. etruscus — насекомоядное животное. Для удовлетворения энергетических потребностей ему нужно за сутки съедать в 6 раз больше собственного веса. Если девушке говорят, что она ест, как крошка-землеройка, это не комплимент. Бодрствующие землеройки должны охотиться каждый час, причем успешно и быстро, иначе зверек обессилит.
Как же землеройке ориентироваться на местности и искать добычу? Это зверь ночной и сумеречный, к тому же скрытный. На землероек охотятся совы и другие птицы, поэтому они не любят передвигаться по открытой местности и ищут убежище под кусками коры, в кучах камней и в щелях старых стен, зарываются в рыхлую почву. При таком образе жизни зрение мало помогает. Неудивительно, что у землеройки оно плохое и глазки маленькие. Исследователи ни разу не наблюдали, чтобы вид добычи (сверчок в стакане) пробудил в S. etruscus охотничьи инстинкты. Исключительным слухом эти зверьки тоже не отличаются: у них всего 300 слуховых нейронов и очень маленькая область мозга, предназначенная для восприятия звуковой информации. Правда, осваивая новую территорию, землеройки часто издают высокий горловой звук, функции которого неясны. Некоторые исследователи полагают, что зверьки используют эхолокацию, другие не находят этому подтверждения. Возможно, таким способом землеройка «прощупывает» местность на близком расстоянии, но за пределами досягаемости вибрисс. Но не похоже, что она, подобно летучей мыши, использует эхолокацию для поиска добычи.
Таким образом, в распоряжении хищника остается только обоняние и тактильная чувствительность. Большую часть тактильной информации животное получает от многочисленных вибрисс. Длина самых протяженных волосков достигает 12 мм, что составляет от одной пятой до одной трети длины тела. Таким образом этрусская землеройка чувствует препятствия на относительно большем расстоянии, чем мышь или крыса.
Несколько слов о жертве
Традиционная добыча S. etruscus— сверчки, крупные ночные насекомые. Встретить их легко, а одолеть сложно. Длина тела сверчка достигает 35 мм, так что размерами жертва почти не уступает охотнику, да и тактильная чувствительность у нее превосходная. Сверчок покрыт чувствительными рецепторами, реагирующими на движение и прикосновение. Его голова снабжена антеннами, которые в 2 раза длиннее тела, еще 2 короткие антенны сзади прикрывают тыл, и насекомое очень живо реагирует на малейшее касание. Могучие задние ноги позволяют ему и ускакать от опасности, и защищаться. Например, если насекомого коснется роющая оса, которая обездвиживает сверчков и откладывает в них яйца, то сверчок задирает заднюю часть тела, практически становясь на голову, и задней ногой лягает осу так, что она отлетает на несколько сантиметров. Реакция у сверчка быстрая, следует всего через 100 мс после прикосновения. Но землеройки его опережают.
Охота землеройки
Профессор Брехт с коллегами наблюдали охоту землероек в лабораторных условиях. Заручившись согласием местных властей, они поймали 10 взрослых животных в окрестностях Флоренции и Ливорно. Их содержали в террариумах с почвой, мхом, камнями, кусочками дерева и глиняных черепков и кормили сверчками и мучными хрущаками. В специальной камере, в темноте, при инфракрасном освещении ученые снимали нападения землеройки на сверчка. Они использовали молодых насекомых, которых легко обнаружить, но которым трудно ускользнуть. Ученым удалось заснять около 700 атак хищника. Землеройки действовали стремительно, и видеозапись пришлось замедлять в несколько раз, чтобы можно было что-то разглядеть.
Когда землеройка выходит на охоту, она начинает двигать головой и шевелить вибриссами с частотой 14 движений в секунду, пока не наткнется на сверчка. Тогда движения чувствительных волосков замедляются и землеройка атакует. Нападение — это молниеносное движение головы по направлению к сверчку. Чаще всего хищники нападают сбоку, направляя удар на грудь жертвы почти под прямым углом к ее телу (чтобы избежать пинка в морду). Охота занимает всего 80-200 мс, причем 40 % атак кончаются успешно еще до того, как жертва успевает дернуться. А если успевает, землеройка реагирует на ее движение всего через 27-29 мс и всё равно не промахивается. Мгновенная реакция и стремительная атака свидетельствуют о том, что S. etruscus идентифицируют и классифицируют жертву в одно касание. На что же реагирует хищник в темноте: на шевеление добычи, ее размер или какие-нибудь характерные детали?
Чтобы выяснить это, исследователи изготовили точную пластиковую копию сверчка и предлагали ее землеройкам наряду с другими предметами сходного размера: микросхемой на многих ножках, кусочком щетки с несколькими пучками щетины, пластиковой пробиркой. Но зверьки бросались только на манекен. Приклеенная к нему дополнительная голова хищников не смущала, зато самая заметная деталь сверчка, лишняя пара задних ног на переднем конце тела, совершенно сбивала с толку. Зверьки кидались на неправильного сверчка, в половине случаев хватали именно за эти ноги, а в грудь не целились вообще. Поскольку землеройки охотятся только на точно выполненный пластиковый манекен, исследователи пришли к выводу, что они воспринимают сверчка в целом. Движения жертвы, ее запах, отдельные детали или текстура поверхности не важны.
Землеройки без вибрисс
Это самая печальная часть нашего рассказа. На мордочке S. etruscus около 100 чувствительных волосков, коротких и длинных. Чтобы установить, насколько успех землеройки-ной охоты зависит от вибрисс, ученые избирательно их удаляли, правда под наркозом. Оказалось, что длинными волосками землеройка отыскивает добычу, а короткие, окружающие пасть, представляют собой средство наведения при укусе. Лишенный вибрисс хищник охотится почти в два раза менее эффективно: успехом завершается лишь 52 % нападений, а не 97 %, как обычно.
Исключительная чувствительность вибрисс землеройки подкреплена строением ее нервной системы. По данным Брехта с соавторами, за тактильную чувствительность отвечают 10-15 областей коры мозга зверька, что в сумме составляет около 42 % ее площади, в то время как за слух и зрение ответственны всего 2-3 %.
Так что этрусская землеройка не только самое маленькое млекопитающее на земле, но и самый быстрый охотник с необычайно развитой тактильной чувствительностью. Совпадение этих черт вряд ли случайно. Чтобы поддерживать обмен веществ на нужном уровне, крошка-землеройка должна очень эффективно охотиться. Успех охоты обеспечивают высочайшая тактильная чувствительность и быстрота реакции, невозможные без больших энергетических затрат — на одно шевеление усами уходит масса калорий. В результате совместного отбора всех этих качеств получилась этрусская землеройка — хищник стремительный. точный и беспощадный. Будь она покрупнее, мы бы ее боялись.
Наталья Резник
Michael Brecht, Robert Naumann, Farzana Anjum, Jason Wolfe, Martin Munz, Carolin Mende and Claudia Roth-Alpermann «The neurobiology of Etruscan shrew active touch», Phil. Trans. R. Soc. B (2011) 366, 3026-3036, doi:10.1098/rstb.2011.0160