Запах лягушки-свистуна делает ее незаметной для муравьев-листорезов

Lithodytes lineatus

Рис. 1. Взрослая лягушка Lithodytes lineatus. Фото из статьи A. Schlüter et al., 2009. Use of an active nest of the leaf cutter ant Atta cephalotes (Hymenoptera: Formicidae) as a breeding site of Lithodytes lineatus (Anura: Leptodactylidae)

Небольшая южноамериканская лягушка-свистун Lithodytes lineatus тесно связана с муравейниками муравьев-листорезов из рода Atta. Здесь она живет, отсюда самцы токуют, завлекая самок, здесь же развиваются икра и головастики. Взаимоотношения муравьев и лягушки можно назвать паразитизмом: лягушка использует муравейник, ничего не отдавая взамен. Как ей удается мирно сосуществовать с муравьями? Ведь земноводных других видов и других мелких животных эти насекомые сразу же атакуют, стоит лишь тем приблизиться к муравейнику. Выяснилось, что муравьи не нападают на лягушку потому, что в ее коже содержатся специфические вещества, благодаря которым посетительницу принимают за свою.

Муравейники и термитники привлекают многих мелких животных — членистоногих, змей, лягушек и др. Часть из них муравьями и термитами не питается, а находит здесь защиту и уютный дом. Хозяевам такие квартиранты никакой выгоды не приносят, так что эти отношения можно назвать паразитизмом. Почему же муравьи и термиты не трогают квартирантов? Ведь у многих видов этих насекомых есть специальная каста — «охранники», защищающие свой дом от непрошеных гостей. Это проблемой заинтересовались ученые, изучающие жизнь небольшой южноамериканской лягушки Lithodytes lineatus из семейства свистунов (Leptodactylidae).

Эта лягушка встречается на севере Южной Америки, в бассейнах рек Амазонка и Ориноко. Ее жизнь тесно связана с муравейниками муравьев-листорезов из рода Atta, которые устраивают свои жилища под землей, где разводят грибные сады (см. Муравьи-листорезы при уходе за потомством используют противогрибковый препарат, «Элементы», 26.09.2016). Урожай грибов составляет основную пищу как взрослым муравьям, так и их личинкам. Так что на животных (к примеру, насекомых) они практически не охотятся. Тем не менее от непрошеных гостей свои муравейники они активно защищают. Для этой цели имеется специальная каста «охранников», куда входят наиболее крупные особи. «Охранники» атакуют приближающихся животных и болезненно их кусают.

Кроме Lithodytes lineatus тесная связь лягушек и муравьев известна еще только для двух африканских видов — Phrynomantis microps и Kassina fusca (из семейств узкоротов и прыгуний соответственно). Эти земноводные обитают в саваннах Восточной Африки, в условиях периодически повторяющегося сухого периода. В муравейниках они находят подходящие с точки зрения влажности условия, позволяющие пережить неблагоприятное время года (M. O. Rödel, U. Braun. 1999. Associations between anurans and ants in a west African savanna (Anura: Microhylidae, Hyperoliidae, and Hymenoptera: Formicidae)).

В отличие от африканских лягушек, героиня нашего рассказа связана с обителью муравьев еще сильнее. Она не только живет здесь, но еще и использует муравейники для размножения. С началом брачного периода самцы L. lineatus начинают издавать брачные крики, привлекая самок. При этом находятся они внутри муравейника. Являющиеся на зов самки вскоре здесь же откладывают икру. Головастики тоже живут в муравейнике, держась в заполненных водой полостях (рис. 2) — напомним, что дело происходит в амазонской сельве, где всюду достаточно влажно. При этом сами лягушки муравьями не питаются. Они охотятся ночью, для чего на время покидают муравейник (W. W. Lammar, E. R. Wild, 1995. Comments on the natural history of Lithodytes lineatus (Anura: Leptodactylidae), with a description of the tadpole).

Заполненные водой полости муравейника

Рис. 2. Заполненные водой полости муравейника муравьев-листорезов Atta cephalotes, в которых живут головастики Lithodytes lineatus (обозначены белыми стрелками). Красные стрелки указывают на самих муравьев. Фото из статьи A. Schlüter et al. 2009. Use of an active nest of the leaf cutter ant Atta cephalotes (Hymenoptera: Formicidae) as a breeding site of Lithodytes lineatus (Anura: Leptodactylidae)

В чем же секрет лягушки-свистуна, почему ее не выгоняют и не атакуют?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые поставили две серии экспериментов в природе. В первой серии выясняли, действительно ли муравьи не атакуют именно L. lineatus. Для этого поведение насекомых по отношению к этому виду сравнивали с их реакцией на два других, внешне схожих и филогенетически близких (из одного семейства). Это были лягушки Allobates femoralis и Ameerega picta (рис. 3, слева и в середине).

Лягушки и жаба

Рис. 3. Лягушки Allobates femoralis, Ameerega picta и жаба Rhinella major. Фото с сайтов wikiwand.com, inaturalist.org и ecoregistros.org

Все три вида по очереди помещали у входа в муравейник, принадлежащий Atta laevigata или A. sexdens. А чтобы лягушки не сбежали, их привязывали веревочкой и накрывали прозрачным пластиковым контейнером. Последний неплотно прилегал к земле, так что муравьи могли легко проникать в такую «клетку». Происходящее в течение 10 минут снимали на камеру, а затем подсчитывали, сколько муравьев атаковали данную лягушку и сколько времени проходило с момента начала эксперимента до первой атаки. Результаты показаны на рис. 4. Видно, что L. lineatus насекомые фактически не трогали (рис. 4, слева). И в продолжение 10-минутного эксперимента атак не было (рис. 4, справа). Между тем, лягушек двух других видов муравьи начинали кусать уже в первые минуты (рис. 4).

Атаки муравьев на лягушек

Рис. 4. Количество атакующих муравьев (слева) и время до первой атаки во время 10-минутного эксперимента с тремя разными видами лягушек: Lithodytes lineatus (А), Allobates femoralis (В) и Ameerega picta (С). Жирная линия показывает медиану. Рисунок из обсуждаемой статьи в Behavioral Ecology and Sociobiology

Во второй серии экспериментов проверяли гипотезу о том, что кожа лягушек L. lineatus содержит некое вещество, благодаря которому муравьи-листорезы ее не трогают. Исследователи поступили таким образом. В качестве объекта они взяли молодых (длиной 20–23 мм) жаб Rhinella major — обычного в районе исследований вида (рис. 3, справа). Это земноводное на лягушку-свистуна не похоже, относится к семейству жаб (Bufonidae) и родственно нашим жабам — серой Bufo bufo и зеленой B. viridis. Экспериментальную группу жаб на некоторое время помещали в воду, содержащую кожные выделения L. lineatus, которые были в этой же воде до этого. Контрольную группу окунали в чистую воду. Затем молодых жаб «предъявляли» муравьям — ровно так же, как это делали с лягушками трех разных видов в предыдущей серии опытов. Результаты оказались вполне однозначными (рис. 5): муравьи не трогали тех жаб, что контактировали с водой, содержащей выделения лягушки-свистуна. И нападали на контрольных особей, которых вымачивали в чистой воде.

Атаки муравьев на жаб

Рис. 5. Количество атакующих муравьев (слева) и время до первой атаки во время 10-минутного эксперимента с жабами Rhinella major, до опыта помещенных в воду с «экстрактом» кожи Lithodytes lineatus либо (в качестве контроля) в чистую воду. Жирная линия показывает медиану. Рисунок из обсуждаемой статьи в Behavioral Ecology and Sociobiology

Таким образом, какие-то (пока не ясно, какие именно) вещества в коже L. lineatus позволяют этому виду обманывать бдительных муравьев-листорезов и благополучно жить и размножаться в их жилище. Интересно, что такой же результат был получен ранее для уже упомянутых выше африканских лягушек. Те тоже избегают нападения муравьев благодаря веществам, содержащимся в их коже. Методология исследования в Африке и Южной Америке была в целом одинаковой, хотя эти работы и выполнены разными учеными. Поэтому здесь перед нами некий общий механизм сосуществования лягушек и муравьев. Механизм этот для позвоночных животных прежде известен не был. Это своего рода химическая мимикрия, когда лягушка «маскируется» в муравейнике с помощью запаха своей кожи.

Источник: Andre de Lima Barros, Jorge Luis Lopez-Lozano, Albertina Pimentel Lima. The frog Lithodytes lineatus (Anura: Leptodactylidae) uses chemical recognition to live in colonies of leaf-cutting ants of the genus Atta (Hymenoptera: Formicidae) // Behavioral Ecology and Sociobiology. 2016. V. 70. P. 2195–2201.

Алексей Опаев


9
Показать комментарии (9)
Свернуть комментарии (9)

  • Rattus  | 17.12.2016 | 10:39 Ответить
    >Хозяевам такие квартиранты никакой выгоды не приносят, так что эти отношения можно назвать паразитизмом.

    Важная поправка: паразитизмом это можно назвать только в том случае, если хозяину наносится вред. Если вредного воздействия не обнаруживается, то это называется комменсализм.
    Ответить
    • Alexey Opaev > Rattus | 21.12.2016 | 10:23 Ответить
      Да, Вы правы. Правда, «тонкие» взаимоотношения этой лягушки с муравьями еще не изучены, поэтому пока нельзя точно говорить, есть ли там вред, польза или «безразличие». Все эти возможности в оригинальной статье предполагаются, но только теоретически.
      Ответить
  • VladNSK  | 17.12.2016 | 19:20 Ответить
    А головастики в муравейниках чем питаются?
    Ответить
    • Alexey Opaev > VladNSK | 21.12.2016 | 10:24 Ответить
      Совершенно неизвестно… о чем прямо в статье 2009 года и сказано (там как раз рассматривается естественная история этой лягушки наиболее подробно.
      Ответить
    • Роман Пехов > VladNSK | 22.12.2016 | 03:53 Ответить
      Сдаётся мне, в муравейнике питаться нечем, кроме как муравьями.
      Ответить
      • VladNSK > Роман Пехов | 22.12.2016 | 10:52 Ответить
        Если в муравейнике есть лужи, в которых достаточно места для головастиков, то наверное в таких лужах могут завестись какие-нибудь мелкие рачки или еще какая живность. Чем не еда для головастиков?
        Ответить
        • Alexey Opaev > VladNSK | 22.12.2016 | 14:17 Ответить
          Еще небольшая ремарка про питание: головастиков брали домой/в лабораторию, и пытались кормить кормом для рыбок. Но они довольно быстро дохли.
          Ответить
  • ArtieFinnigan  | 21.12.2016 | 20:15 Ответить
    Как верно было замечено выше, взаимоотношения лягушки и муравёв выглядят как комменсализм на данном этапе; мне кажется, не следует обзывать их "паразитизмом" пока сей факт достоверно не установлен. Но, конечно, это лишь детали и семантика.
    Ответить
    • Alexey Opaev > ArtieFinnigan | 22.12.2016 | 14:16 Ответить
      Согласен.
      Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»