Похмурі збирачі для науки
Поруч із павуками, косарями чи думками знайомі і в той же час маловідомі види. Саме в тропіках їх різноманітність вибухає.
FAUCHEUX PHALANGIUM OPILIO (тут жінка), поширений в Європі, колонізував майже всі середовища: ліси, міста, поля, береги річок тощо. Як і більшість думок, це всеїдна тварина. Він також відомий ритуальними сутичками між самцями перед спарюванням.
Часто одне з перших запитань, яке мені задають після однієї з моїх лекцій, є: "Чи правда, що отрута гримсів є найпотужнішою у світі тварин?" Насправді жнива не виробляє отрути. Ця легенда, мабуть, виникла з непорозуміння: стаття про австралійського павука стверджувала, що "гримси" мають особливо потужні отрути. Однак одне і те ж англійське слово (тато-довгі ноги) кваліфікує як цього павука, так і косарів, які часто зустрічаються в Європі та США. Коли історію підхопили американські газети, Жниці зберегли в США репутацію отруйних звірів.
Цей анекдот ілюструє незнання, яке оточує групу косарів, близьких до павуків. Жниварки, або жниварки, - це знайома група павукоподібних кожному, хто гуляє в лісі або саду. В Європі та частині Північної Америки ця народна назва походить від того, що ці павукоподібні з’являються на полях під час збору врожаю; їх гангстральна хода нагадує селянина з довгими ногами, що обробляє свою косу. Їх імена в різних країнах згадують цей сезонний вигляд, довжину ніг або схожість з павуками.
У межах класу павукоподібних косарки належать до порядку думок (Opiliones), ім’я, створене в 1833 році шведським натуралістом Карлом Сундевальлом (від латинського opilio: пастух), можливо, стосовно ходулів, які колись використовували пастухи. Типова косарка має компактний корпус у декілька міліметрів (від менше півтора до 22 міліметрів для найбільшого, Trogulus torosus), оснащений вісьмома ніткоподібними ніжками, завдяки яким він швидко рухається.
У більшості країн світу переважають довгоногі думки. Однак крихітні коротконогі види колонізують підстилку та перегній листя. І навпаки, є великі тропічні думки, часто дуже барвисті, з тілами, вкритими виступами та колючками. Крім того, деякі жниварі живуть у щілинах або печерах; вони не мають ні очей, ні пігментації.
Пружина в ногах
Як і інші членистоногі, косарки мають тверду кутикулу, непроникну броню, яка також служить зовнішнім каркасом, де м’язи прикріплюються, а ноги утворені з суглобових трубчастих сегментів. Вони класифікуються серед павукоподібних через їх чотири пари ніг і тому, що вони мають два придатки у вигляді кліщів, хеліцери, а потім, трохи позаду, два сенсорні придатки, педипальпи, іноді великих розмірів. Друга пара ніг, як правило, більших розмірів, ніж інші, також підбирає тактильну та, можливо, хімічну інформацію, подібно до антен комах.
На відміну від своїх двоюрідних братів, павуків (відряд Araneae), косарки не виділяють шовку і тому не будують павутину, а їх тіло виглядає компактним і не розділеним на дві частини, головогруддя та черевце, навіть якщо ця сегментація лежить в основі. Два ока (порівняно з шістьма чи вісьма у павуків) часто займають невелику спинну башточку, очний сосок або окулярій, перед головогруддю. Невеликі, навряд чи вони будуть використовуватися для виявлення їжі чи ворогів або для орієнтації тварини, але допомагають контролювати ритм денної та нічної діяльності кожного виду. Як і інші павукоподібні, женці живуть у світі, в якому переважають дотики та смак, більше, ніж зір.
Чи ноги приблизно в 20 разів довші за тіло забезпечують перевагу? Фізична модель підпружиненого перевернутого маятника, яка називається ковзанням (підпружинений перевернутий маятник), передбачає, що вона робить: довгі ніжки забезпечують підвіс тіла, як пружини; потенційна енергія цих джерел зберігається в еластичній кутикулі, а потім перетворюється на кінетичну енергію, яка використовується для руху тварини. Інше пояснення: ноги піднімають тварину, яка таким чином захищена від хижаків, таких як мурахи. Крім того, деякі (невстановлені) південноамериканські види підродини Goniosomatinae висять догори ногами, розставивши довгі ноги: таким чином вони мали б вигляд павутинної павутини і захоплювали здобич під час польоту. Крім того, їх кінці нечутливі і здатні обертатися навколо дрібних гілок, а великі ніжки можуть дозволити їм рухатися крізь густу рослинність.
Виявлено майже 6500 видів небезпек, у тому числі 350 у Європі та близько 130 у Франції. Але їх реальна кількість, мабуть, подвійна. Вони поширені в помірному середовищі в пустелях і тундрі, але частіше і різноманітніші в лісах, особливо тропічних.
Всеїдні та любителі равликів
На відміну від інших павукоподібних, опиліони - це не тільки хижаки, а й нечисті та вегетаріанці. Вони харчуються дрібними членистоногими, включаючи деяких рослинних шкідників, таких як попелиці та борошнисті клопи, та мертвих тварин. Вони іноді висмоктують сік з рослин або гризуть гнилі плоди або гриби. Вони єдині павукоподібні, які поглинають тверді фрагменти, тоді як майже всі інші перетравлюють свою здобич шляхом регургітації ферментів, а потім ковтають отриману кашу.
Однак є кілька рідкісних випадків думок, для яких дієта спеціалізована. Щонайменше два європейські види, Ischyropsalis hellwigii та Trogulus tricarinatus, споживають переважно равликів. Використовуючи свої потужні хеліцери, довгі чи довші за своє тіло, Ісхіропсаліс ламає і відриває шматки шкаралупи від здобичі, поки її м’якоть не оголиться. Трогул проникає в черепашку короткими ногами та видовженим тілом і пожирає мешканця зсередини. Його самка також відкладає яйця в шкаралупі. Можуть існувати інші стратегії поїдання равликів або думки, здатні атакувати більш жорстку здобич. Насправді ми знаємо, що деякі тропічні косарки - майже всі види азіатського сімейства Epidanidae - мають величезні та потужні хеліцери, що мають велику шорсткість; оскільки вони схожі на омарів, вважається, що ці придатки використовуються для подрібнення снарядів або екзоскелетів хижаків.
У косарів підпорядку Диспной педіпальпи покриті липкою залозистою щетиною. Незважаючи на відсутність прямих спостережень, дослідники припускають, що вони поводяться як муховий папір, захоплюючи дрібних членистоногих, яких потім наближають до рота за допомогою сотеч, розташованих на хеліцерах. У видів, які захоплюють рухому здобич, педіпальпи є зброєю вибору. Іноді великі, ці придатки мають ряди колючок, які служать не тільки для утримання здобичі, але і для її проколювання. У деяких південноамериканських косарок, Стігнідів, на кінці витягнутих педипальпів розміщений "кліщ", щетининий колючками, які плюють здобич.
Хижаки, самі женці, серед інших стають жертвою земноводних, плазунів та птахів, але їх нелегко захопити. Наприклад, тверда оболонка деяких тропічних косарок покрита гострими колючками. Південноамериканський гонілептид, Acanthopachylus aculeatus, озброєний чотирма великими колючими ногами, жало яких боляче навіть для людей. Поширені думки з Європи та Північної Америки опускають лапу або дві при нападі, здатність називати аутоспазією або автотомією. Ізольована нога продовжує рухатися протягом хвилини і до години у деяких видів (частково завдяки активності нервового ганглія, присутнього в першому сегменті ноги), відволікаючи таким чином хижака, а також "показані експерименти; однак самоампутовані ноги не відновлюються, на відміну від деяких павуків, і опіліон не виживає, якщо втрачає занадто багато.
Косарки лісового сміття вкриті кутикулярними структурами, що накопичують уламки ґрунту та перегною. Ці структури - це коротка і вигнута щетина, залозисті горбки, що виділяють клей, або види сіток. У поєднанні зі здатністю цих видів грати в мертвих, коли їх турбують, ця стратегія робить їх важко помітними для птахів або земноводних. Це також давно ускладнює їх розташування та збирання в дикій природі, і, можливо, саме тому сьогодні в цій групі описано так багато нових видів.
Хімічний захист
Найоригінальніший захисний механізм косарок має хімічний характер. У багатьох з них залози виділяють шкідливі хімічні речовини через пару отворів, які називаються озопорами, розташованими збоку в передній частині тіла. Їх хімічна природа різниться від групи до групи. Наприклад, у Leiobunum та суміжних думках це спирти та альдегіди з довгими ланцюгами, які видають запах, подібний до запаху старих брудних спортивних шкарпеток. У більшості тропічних гонілептидів та споріднених сімейств вони є їдкими бензохінонами. Крихітні цифофтальміди в лісовій підстилці, схожі на кліщів, утворюють суміш хінонів і спиртів. Найдивовижнішими є травуніоїди, які часто зустрічаються на грунтах Північної Америки, Європи та Японії; рідкісні види, що вивчають, виробляють речовини, подібні до псевдоефедрину, активного інгредієнта протизапальних препаратів, а також нікотину та пов'язаних з ним токсичних алкалоїдів.
Методи диспергування цих сполук також різноманітні. Деякі жатки створюють навколо них хмару відлякуючих молекул, оскільки рідина, що виробляється залозами, швидко поширюється по їхньому тілу і випаровується. Інші бризкають секрет з лап, у струмені або в аерозольній формі. Маленькі цифофтальміди беруть секрет з кінчиків ніг і змащують ним нападників. Диспної, наділені педіпальпами з «мухового паперу», мають озопори і залози, але, як відомо, вони не мають летких хімічних захистів.
Ще багато чого слід дізнатись про статеве життя женців. Докладно вивчено лише декілька видів. Існування статевого диморфізму у певних видів, оскільки самці часом бувають більшими, ширшими та більш броньованими та колючими, ніж самки, свідчить про те, що бійки можуть протистояти самцям. Це стосується звичайного виду Phalangium opilio (див. Малюнок 1). У деяких видів самці змагаються за доступ до самок, а також до ресурсів. Наприклад, у південноамериканському гонілептиді Зігопахіл вони будують укріплені грязьові гнізда; тоді самкам пропонується там лежати, а самці тоді часто борються, щоб охороняти гніздо та яйця.
Соціальна поведінка ?
Загалом, любовний показ короткий: самець задоволений погладити партнера педіпальпами; в Диспной залози, розташовані на його хеліцерах, виділяють секрет. Як правило, у самців довгий хітинізований пеніс, основа якого, наділена спеціальними м’язами, розтягується, а кінець якого іноді шарнірно-рухливий. Вони вводять його, як правило, в положенні лицем до лиця, у генітальний отвір самки. Вона зберігає сперму до тих пір, поки її яйцеклітини не будуть готові до запліднення.
Самка відкладає яйця, використовуючи довгий розширюваний яйцеклад, який проникає в тріщини гірських порід і між частинками грунту. У багатьох видів яйця приховані і за ними не доглядають; в інших, мати - або самець в Zygopachylus або в тропічних гонілептидах з родів Ampheres і Chavesincola - зберігає не тільки яйця, але й новонароджену молодь (див. малюнок 2). Нарешті, деякі види, що належать, зокрема, до родини Caddidae, обходяться без самців: самки виробляють молодняк із незапліднених яєць шляхом партеногенезу.
Розмноження осторонь, деякі женці здаються цілком товариськими. Кілька видів лейобунумів з Північної Америки та Європи утворюють конгрегації з декількох сотень або тисяч особин, як правило, в щілинах або каналах. Ці угруповання трапляються найчастіше в холодну погоду, коли косарі шукають притулок на зиму. Це також може бути наслідком збігу їхніх рухів або оборонної дії: хімічний захист сотень жнив, безперечно, є більш ефективним, ніж у кількох ізольованих особин. Збори, здається, також стримують хижаків: коли хтось заважає одному з них, всі жниварі починають рухатися на своїх довгих ногах; це створює вібруючу масу, в якій нападник відчуває труднощі з вибором здобичі.
Виявлення у 2003 році трьох зразків, скам'янілих у ранньому девоні (400 мільйонів років тому) у кремнистих родовищах пісковиків (черепашок) у селі Рині, Шотландія, свідчить про те, що думки - це давня група. Вид, про який йде мова, Eophalangium sheari, описаний Джейсоном Данлопом, Хагеном Хассом та їх колегами з Університету Гумбольдта в Берліні та Університету Мюнстера, схожий на види, що мешкають сьогодні в одному регіоні. Зразки - два самці та одна жінка - настільки добре збережені, що пеніс самця та яйцеклад самки можна ідентифікувати. Ми також знаємо близько 25 видів викопних косарок з початку карбону, більшість з яких знайдено в бурштині. Усі припускають, що анатомія жнив майже не змінилася за 400 мільйонів років.
Перші генетичні дослідження
Генетика думок, біологія їх еволюції та вивчення їх географічного розподілу починають приносити результати. Наприклад, за словами Нобуо Цурусакі з Університету Тотторі, Японія, деякі косарі роду Leiobunum мають дуже мінливу кількість хромосом від однієї популяції до іншої, що представляє одну з амплітуд генетичних варіацій. Найбільшу в світі тварин. Таким чином, деякі популяції мають чотири набори хромосом замість двох чи інших зайвих хромосом невідомої функції.
Інший приклад: Стівен Томас і маршал Хедіни з Університету Сан-Дієго, Каліфорнія, показали в 2008 році, що невеликий яскраво-жовтий косар з Аппалачів, якого я виявив і назвав фумонтаном дехандер, в 1977 році, не становить, а може, п’ять видів. Його популяції справді генетично різні, розділені бар’єрами, утвореними річками та западинами, але неможливо розрізнити їх за формою та анатомією.
Я сам вивчав види роду Caddo. Дорослі косарки Нової Англії, Caddo pepperella, нагадують неповнолітніх видів Caddo agilis, з якими вони проживають. Я висунув гіпотезу, згідно з якою перша буде відрізнятися від другої неотенією, процесом розвитку, коли статева зрілість настає з личинкової стадії; два види, що розмножуються партеногенезом, неотенія справді може дати особин неповнолітньої форми, що становлять новий вид. Вважається, що в минулому Caddo agilis був поширений по всій північній півкулі, а C. pepperella, як вважають, з'являвся двічі, один раз в Японії і один раз в Північній Америці, серед місцевих популяцій перших видів.
Однак, завдяки вивченню послідовностей ДНК двох видів, Джефф Шульц та Джером Регіє з Університету штату Меріленд показали в 2009 році, що японські популяції C. pepperella генетично ближчі до американських популяцій цього виду, ніж японські популяції C. agilis. Отже, Caddo pepperella, мабуть, з’явився до відокремлення японської та американської популяцій C. agilis, що суперечить моїй гіпотезі.
Був вивчений ще один ефект еволюції: вікаріація або географічне розділення організмів, пов’язаних із континентальним дрейфом. За словами Гонсало Гірібета з Гарвардського університету та Сари Бойєр з коледжу Макалестер, еволюційне дерево цифофтальмід (лісовий смітник) - це те, що можна було очікувати від того, як Пангея - величезний суперконтинент Палеозою - вибухнула близько 200 мільйонів років тому: перша гілки цього дерева відповідають першим подіям видоутворення, пов'язаним з фрагментацією суперконтиненту.