Раскрыт секрет эволюционного успеха змей: впервые показано, как они наносят смертельные укусы

Змеи – древние рептилии, живущие на Земле более 60 миллионов лет и владеющие химическим оружием, отчасти обязаны своим эволюционным успехом эффективности своих укусов, которые наносят с поразительной скоростью, прежде чем добыча успеет убежать, пишет Science Alert.

По словам соавтора исследования, профессора Школы биологических наук Университета Монаша Алистера Эванса, их новая с коллегами работа раскрывает то, как именно работают укусы змей, в поразительных подробностях. Отметим, что это крупнейшее на сегодняшний день исследование такого рода – в нем используются передовые видеотехнологии, чтобы показать, как разные виды змей выработали совершенно разные стратегии нанесения смертельных укусов.

Сколько змей живет на Земле

Сегодня на планете обитает около 4000 видов змей и около 600 из них ядовиты. Еще в 1950-х годах, когда появились высокоскоростная фотография и кинематография, ученые начали визуально регистрировать укусы змей, чтобы лучше понять их.

С тех пор технологии значительно усовершенствовались, что позволило ученым гораздо более детально фиксировать и изучать укусы ядовитых змей. Например, предыдущие исследования показали четкие различия между укусами для захвата добычи и укусами для защиты. Однако большинство последних исследований укусов змей были ограничены рядом факторов:

• укусы снимались лишь одной камерой – данные ограничены лишь видом сбоку;
• низкое разрешение записей, сделанных в полевых условиях при слабом освещении;
• ограничены одним видом змей или ограниченном числе видов.

В новом исследовании ученые пошли дальше и изучили укусы 36 различных видов ядовитых змей. Эти виды принадлежат к трем основным семействам ядовитых змей:

• гадюки;
• аспиды;
• ужеобразные.

Отметим, что все изученные змеи содержались в парижском институте Venomworld, Франция, а среди исследованных видов были западные кафрские гремучие змеи (Crotalus atrox), гадюки-тупоносы (Macrovipera lebetinus) и шершавая гадюка (Acanthophis rugosus). В результате ученым удалось построить небольшую экспериментальную арену, состоящую из панелей из плексигласа, покрытых картоном, на пол которой поместили отдельных змей.

По словам ученых, они предоставили змеям имитацию источника пищи – цилиндрический кусок медицинского геля, нагретый до 38 градусов, чтобы он напоминал добычу для тех, кто способен ощущать тепло. Две высокоскоростные камеры, расположенные рядом под разными углами, автоматически снимали змей, ударяющихся о гель, со скоростью 1000 кадров в секунду.

Используя кадры с этих двух разных ракурсов, ученым удалось воссоздать момент удара в 3D, чтобы подробно изучить его различные компоненты, такие как продолжительность, ускорение, угол и скорость раскрытия челюстей змеи. В общей сложности было отснято 108 видеороликов успешных ударов – по три для каждого вида.

Как змеи наносят удары

По словам ученых, между ударами изученных змей наблюдались существенные различия.

Данные указывают на то, что гадюки нападали быстрее всех – змеи двигались со скоростью более 4,5 метров в секунду, а затем вонзали свои игольчатые клыки в поддельную добычу. Порой они быстро вытаскивали и вставляли клыки под более удобным углом. Только когда клыки оказывались на месте, змеи закрывали челюсти и впрыскивали яд. Около 84% гадюк, участвовавших в исследовании, достигали своей добычи менее чем за 90 миллисекунд. Это быстрее, чем среднее время реакции испуганного млекопитающего – излюбленной добычи многих гадюк в дикой природе.

С другой стороны аспиты, такие, как капская коралловая кобра (Aspidelaps lubricus), подкрадывались к фальшивой добыче, а затем делали выпад и многократно кусали ее – мышцы их челюстей напрягались, выбрасывая яд.

Ужеобразные змеи, такие как мангровая змея (Boiga dendrophila), чьи клыки расположены глубже во рту, бросались на добычу с большего расстояния. Сжимая ее челюстями, они делали размашистые движения из стороны в сторону, разрывая гель, чтобы ввести максимальное количество яда.