Ученые опровергли теорию о необычной форме головы акул-лопат

Новое исследование акул-лопат (Sphyrna tiburo) во Флориде опровергает прежнее объяснение того, как у самцов и самок формируются разные формы головы.

Ученые из Школы морских, атмосферных и земных наук Университета Майами имени Розенстила и сотрудничающих учреждений обнаружили, что лопатообразная голова этих акул становится более округлой по мере взросления как самцов, так и самок, причем у самок это изменение выражено особенно сильно. Ранее считалось, что более заостренное рыло у самцов появляется с наступлением половой зрелости.

Исследование стало первым детальным изучением как формы головы, так и рациона акул-лопат из залива Бискейн. Ученые также включили в него акул из залива Тампа, чтобы проверить, наблюдаются ли одинаковые закономерности развития у популяций, обитающих на противоположных побережьях Флориды.

Акулы-лопаты — небольшие родственники акул-молотов и единственный известный вид акул с четкими различиями в форме головы между полами. У самцов обычно более заметное заострение по переднему краю головы, тогда как у самок контур более гладкий и округлый. Такие физические различия между полами называются половым диморфизмом.

«Наши результаты показывают, что заостренная форма головы не является признаком, который развивается у самцов при достижении зрелости, — заявила Кэти Лю, ведущий автор исследования, проведенного во время получения степени магистра в Школе Розенстила. — У молодых самцов и самок головы были более заостренными, но по мере взросления акул голова становилась круглее. Это изменение было гораздо более выраженным у самок».

Исследователи также проверили, не развивают ли самцы и самки разную форму головы из-за различий в питании или способах добычи пищи. Результаты показали, что акулы-лопаты из залива Бискейн и залива Тампа занимают разные пищевые сети и испытывают изменения в рационе по мере роста. Однако самцы и самки, обитающие в одном заливе, зависели от многих одних и тех же местных источников пищи.

«Наши результаты не дали доказательств того, что различия в рационе или способах добычи пищи определяют развитие специфических для пола форм головы», — отметила Лю.

«Это исследование помогает сузить круг причин биологического признака, который озадачивал ученых, — добавила Кэтрин Макдональд, соавтор исследования, доцент кафедры наук об окружающей среде и политике и директор программы по исследованию и сохранению акул в Школе Розенстила. — Изучая форму тела и рацион одних и тех же животных, мы смогли оценить, совпадают ли изменения в питании с морфологическими изменениями. Наши результаты указывают на то, что за различиями в форме головы между самцами и самками акул-лопат стоит другая причина».

В период с мая 2022 года по май 2023 года команда исследовала 105 акул-лопат в заливе Бискейн и еще 39 в районе залива Тампа. Для поимки акул в заливе Бискейн использовались исследовательские ярусы, а в заливе Тампа — в основном научные жаберные сети. Каждую акулу измеряли, брали небольшой образец мышц, затем фотографировали обе стороны головы на фоне специальной сетки и быстро отпускали. Для анализа фотографий и точного сравнения кривизны головы использовалось программное обеспечение ImageJ.

Ученые также проанализировали мышечную ткань 137 акул на предмет изотопных сигнатур углерода и азота. Эти химические маркеры позволяют определить, где животное питалось в пищевой сети, и дают более полное представление о долгосрочном рационе, чем простое изучение недавно съеденной добычи. Изотопные сигнатуры акул из залива Бискейн показали мало совпадений с сигнатурами акул из залива Тампа, что говорит о питании в экосистемах с разными экологическими характеристиками.

Ученые до сих пор не знают, какое преимущество дает акулам-лопатам заостренная голова. Одна из возможностей, предложенная исследователями, заключается в том, что такая форма может помогать более молодым и мелким акулам плавать эффективнее. По мере того как самки вырастают крупнее для поддержки размножения и вынашивания потомства, эта потенциальная выгода может становиться менее важной. Для проверки этой гипотезы потребуются будущие исследования плавательных характеристик и эмбрионального развития.

Исследователи отмечают, что та же фотографическая методика может быть использована для изучения акул-лопат в других частях их ареала. Сравнение популяций из разных регионов может выявить дополнительные вариации формы головы и помочь лучше понять различия между локальными популяциями, что также может иметь природоохранное значение.

Исследование под названием «A Head of the Curve: Bonnethead Shark (Sphyrna tiburo) Cephalofoil Morphology and Trophic Ecology» опубликовано в журнале Integrative Organismal Biology.