Многие насекомые, чтобы спрятаться от хищников, маскируются, стараясь слиться с фоном. Палочники (отряд Phasmatodea) — чемпионы камуфляжа. Они так похожи на листок или веточку, что их с трудом можно разглядеть на дереве. Более того, яйца многих палочников размерами, формой, цветом и текстурой напоминают семена растений. Их внешняя оболочка очень твердая, рельефная и покрыта плотным слоем оксалата кальция, который растворяется только в сильной кислоте (рН = 2).
На это сходство обратили внимание японские исследователи из университетов Кобе, Коти и Токийского университета сельского хозяйства и технологий [1]. Они предположили, что яйца палочников, подобно семенам, могут распространяться с экскрементами птиц. Как бы палочники ни маскировались, птицы всё равно их видят и едят. Когда хищник глотает самку палочника, чреватую яйцами, они, благодаря плотной, кислотоустойчивой оболочке, благополучно проходят по пищеварительному тракту и падают далеко от родного дерева.
С большинством насекомых такой номер не пройдет, поскольку они яйца не вынашивают, а откладывают сразу после оплодотворения. Однако самки некоторых видов палочников размножаются партеногенезом. В оплодотворении они не нуждаются и в период размножения имеют в теле некоторый запас яиц, напоминая плоды с семенами. В таком случае поедание беременной самки могло бы способствовать расселению ее потомков.
( В ) Яйца палочника Ramulus irregulariter dentatus, прошедшие неповрежденными через кишечник птицы.
( С ) А вот и нимфа, вылупившаяся из такого яйца (Suetsugu et al., 2018)
Прежде всего исследователи проверили, сохраняют ли яйца палочника жизнеспособность, пройдя через птичий кишечник. Ученые взяли яйца трех видов с партеногенетическим размножением: Ramulus irregulariter dentatus, Neohirasea japonica и Micadina phluctaenoides (45, 40 и 60 штук соответственно), смешали их с птичьим кормом и скармливали рыжеухому бульбулю, он же короткопалый бюльбюль, Hypsipetes amaurotis — одному из основных поедателей палочников в Японии (см. рисунок).
Ученые собирали все фекалии этих насекомых, тщательно изучая их под микроскопом. Оказалось, что несколько яиц каждого вида, пройдя через кишечник, не получили механических повреждений, и можно было надеяться, что они сохранили жизнеспособность. Однако за два года, с ноября 2015-го по ноябрь 2017-го, ни одна личинка не вывелась.
В октябре 2017 года эксперимент повторили и скормили птицам 70 яиц R. irregulariter dentatus. В этом случае пятая часть яиц выглядела неповрежденной, и в конце февраля 2018 года два из 14 яиц проклюнулись. Эффективность размножения невелика, но у палочников низкая вылупляемость даже в нормальных условиях, что уж говорить о такой экстремальной ситуации. Принципиальную способность яиц палочника расселяться в птичьем кишечнике исследователи сочли доказанной.
Рыжеухие бульбули летают со скоростью до 40–60 км/ч, кишечник опорожняют раз в три часа, так что могут унести яйца на десятки километров. Более того, сезон размножения палочников, сентябрь — ноябрь, совпадает с миграцией японских рыжеухих бульбулей, они в это время собираются в большие стаи. Так что хищничество может играть важную роль в расселении палочников на большие расстояния.
Однако такое расселение трудно назвать эффективным. Взрослые самки палочников содержат мало полностью развившихся яиц, лишь десятая часть из них сохраняет жизнеспособность, пройдя через кишечник, и далеко не из всех потом выводятся личинки. Тем не менее палочники перемещаются медленно, а летать зачастую не умеют, так что расселяться им трудно, и выгоды внутрикишечных перелетов не следует недооценивать.
У яиц-путешественников есть еще одна проблема: неизвестно, где их сбросят. Но ведь и самки палочника роняют яйца с листьев на землю, так что молодые нимфы, вылупившись, в любом случае вынуждены сами искать себе растение для прокорма.
Остается неясным, почему у яиц палочников такая плотная оболочка. Возможно, она возникла в ходе естественного отбора специально для того, чтобы палочники могли использовать пищеварительный тракт птиц для расселения. В конце концов, если насекомое так похоже на растение, то почему бы ему и не размножаться соответствующим образом? Однако плотная оболочка могла изначально выполнять другие задачи, например защищать яйца от паразитических ос. В этом случае распространение птицами — побочный эффект этой уникальной структуры.
Как бы то ни было, как показали эксперименты, орнитохория (т. е. распространение птицами) яиц палочника возможна. Вопрос в том, происходит ли она на самом деле. Распространение яиц на большие расстояния должно повлиять на пространственное распределение генов. В этом случае генетическая структура популяции партеногенетических видов палочника и видов, которые размножаются традиционным путем, будет различаться. Японские ученые собираются проверить, существуют ли эти отличия.
Принято считать, что у насекомых, съеденных птицами, нет шансов выжить. Но они, оказывается, могут воскреснуть в своих потомках. Если гипотеза японских ученых подтвердится, нам останется лишь удивляться, к каким неожиданным последствиям может привести партеногенез.
Наталья Резник
1. Suetsugu K., Funaki Sh., Takahashi A., Ito K., Yokoyama T. Potential role of bird predation in the dispersal of flightless // Ecology. 2018. 99. 1504–1506. DOI: 10.1002/ecy.2230