Лазающие саламандры освоили планирующий полет

Лазающие саламандры Aneides vagrans живут в кронах секвой и других высоких деревьев, а при опасности просто прыгают вниз. Зоологи выяснили, как этим амфибиям удается не разбиваться. Оказалось, что во время падения саламандры поддерживают особую позу, которая замедляет их вертикальную скорость, Кроме того, они планируют благодаря боковым изгибам тела. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Current Biology.

Среди современных животных к активному полету способны лишь насекомые, птицы и рукокрылые. Однако виды из многих других групп освоили планирующий полет и парашютирование. Например, белки-летяги (Pteromyini) и ряд других млекопитающих планируют на кожистых перепонках, растянутых между передними и задними лапами. Некоторые лягушки, включая веслоногов (Rhacophoridae), используют для этого перепонки между пальцами, а ящерицы из рода летучих драконов (Draco) — кожистые складки, натянутые на ложные ребра. Планировать научился даже один род змей, украшенные древесные змеи (Chrysopelea).

Команда зоологов под руководством Кристиана Брауна (Christian E. Brown) из Университета Южной Флориды решила подробнее изучить еще один вид животных-планеристов — лазающую саламандру Aneides vagrans из семейства безлегочных саламандр (Plethodontidae). Эти амфибии населяют кроны деревьев в калифорнийских лесах. Иногда их можно встретить даже на вершинах вечнозеленых секвой (Sequoia sempervirens) — самых высоких в мире деревьев, достигающих 115 метров в высоту.

В случае опасности саламандры просто спрыгивают с древесных крон. Однако у этих амфибий нет перепонок или кожистых складок, замедляющих падение, а цилиндрическая форма тела делает их неустойчивыми в воздухе. Таким образом, до сих пор оставалось неясным, как саламандрам удается спрыгивать с вершин деревьев и не разбиваться.

Чтобы ответить на этот вопрос, Браун и его соавторы поймали пять саламандр A. vagrans и оценили их способности к планированию и парашютированию в вертикальной аэротрубе. Амфибий запускали в направленный снизу вверх поток воздуха с постоянной скоростью, имитирующий падение с вершины дерева, и фиксировали их движения на высокоскоростную камеру с трех ракурсов.

Помимо A. vagrans, исследователи протестировали еще три вида безлегочных саламандр: древесную саламандру (A. lugubris), рябую саламандру (A. flavipunctatus) и тихоокеанскую саламандру (Ensatina eschscholtzii). Виды подобрали таким образом, чтобы они составляли градиент от строго древесных форм к строго наземным. В общей сложности с каждым видов провели по 45 испытаний в аэротрубе.

Во всех испытаниях лазающие саламандры A. vagrans за счет контроля тангажа, крена и рыскания сохраняли одну и ту же позу с растопыренными лапами и задранным вверх хвостом. Они поддерживали ее дольше, чем три других вида саламандр (p<0,001). Данная поза, увеличивающая площадь поверхности тела и сопротивление воздушному потоку, позволяла A. vagrans двигаться с постоянной вертикальной скоростью — то есть парашютировать. Кроме того, она замедляла падение: благодаря ей вертикальная скорость саламандры за секунду могла снизиться на 0,95 метра в секунду. При этом минимальное вертикальное ускорение A. vagrans составило −2,96 метра на секунду в квадрате. У трех других видов скорость падения замедлялась не так быстро, а значение вертикального ускорения было выше.

Представители вида A. vagrans парашютировали во всех 45 испытаниях. Древесные саламандры, также населяющие кроны, демонстрировали такое поведение в 40 из 45 тестов. Рябые саламандры, которые проводят на деревьях меньше времени, парашютировали в 20 случаях, а строго наземные тихоокеанские — всего в трех случаях.

В 58 процентах испытаний саламандры A. vagrans в дополнение к парашютированию демонстрировали планирующий полет в горизонтальной плоскости за счет боковых изгибов тела. Древесные саламандры поступали так в 36 процентах случаев, а два других вида просто изгибали тело в боковом направлении, что никак не сказывалось на их положении в пространстве, скорости или ускорении.

Максимальные горизонтальные скорости A. vagrans и A. lugubris во время планирования составили 0,99 метра в секунду и 0,77 метра в секунду соответственно. Они были достигнуты при углах планирования в 84 и 85 градусов соответственно. Для 117-миллиметровой саламандры A. vagrans при скорости вертикального воздушного потока 10 метров в секунду и горизонтальной скорости 0,7 метра в секунду равновесный угол планирования составил 85 градусов. При этом между телом планирующей амфибии и горизонтальной плоскостью сохранялся угол в три градуса.

В целом саламандры A. vagrans и A. lugubris парашютируют и планируют примерно так же, как некоторые мелкие ящерицы например, североамериканские красногорлые анолисы (Anolis carolinensis). Эти рептилии также принимают позу, замедляющую падение, и планируют за счет боковых движений тела.

В завершение Браун и его коллеги отмечают, что, хотя у A. vagrans нет заметных приспособлений для контролируемого спуска, например, перепонок между конечностями или пальцами, анатомия этих саламандр все же облегчает им парашютирование и планирование. По сравнению с другими безлегочными саламандрами, ведущими древесный образ жизни, тело A. vagrans более уплощенное, конечности и пальцы длиннее, а стопы крупнее относительно размера тела. Все эти особенности увеличивают сопротивление потоку воздуха и помогают создавать подъемную силу. Авторы предполагают, что многие другие древесные виды животных также могут обладать похожими малозаметными чертами, которые помогают им планировать и парашютировать.