Хвост гремучей змеи • Виктория Москаленко • Научная картинка дня на «Элементах» • Герпетология
Перед вами внутреннее устройство погремка гремучей змеи. Именно эта замысловатая структура издает весьма характерный зловещий треск, заставляющий человека немедленно посмотреть под ноги и удалиться как можно скорее от источника звука. И не зря: эти змеи относятся к ядовитому подсемейству ямкоголовых (Crotalinae) семейства гадюковых (Viperidae). Только два рода ямкоголовых обладают такой перкуссией — карликовые гремучники (Sistrurus) и настоящие гремучники (Crotalus), обитающие в Новом Свете. Первое насчитывает три вида, второе — 48 видов.
Это образование на хвосте напоминает погремушку или мексиканский маракас, однако устроено принципиально иначе. Основу погремка змеи составляют подвижные чашеобразные сегменты, вложенные друг в друга наподобие конструктора. Они построены из белка кератина, как наши волосы и ногти. Один сегмент удерживается другим благодаря трехлопастной структуре из трех роговых колец, когда нижнее кольцо обхватывает среднее кольцо предыдущего сочленения.
Проксимальный сегмент (ближний к телу) погремка держится на так называемом костном «стиле» (style) на конце позвоночника. Эта кость состоит из сплющенных, расширенных и сросшихся хвостовых позвонков, от трёх до восьми. Они покрыты фиброзной соединительной тканью, богатой сосудами и разделенной сужениями на три последовательно уменьшающиеся части. Верхний эпидермальный слой, способный к кератинизации, и является матриксом образующихся сегментов.
Приращение очередного сегмента погремка происходит при линьке. Когда приближается время очередной смены кожи, новый членик трещотки сдвигается с матрикса под старым. Но последний, вместо того чтобы слезть вместе с остальной кожей, удерживается задней выпуклостью конца хвоста, образуя первое свободное сочленение погремка. Таким образом, самый старый сегмент всегда находится наверху.
Новорожденный детеныш гремучей змеи рождается с зачатком первого сегмента, который находится под защитным колпачком, развившимся из простой конической чешуи (этот сегмент гомологичен самому кончику кожи хвоста у других змей).
Колпачок держится в течение примерно недели, до первой линьки, после чего сползает вместе с остальной сброшенной кожей, обнажая первый постоянный сегмент.
Длина трещотки не связана напрямую с возрастом змеи, так как периодичность линьки зависит от темпа развития. Молодые особи интенсивно растут, поэтому линяют по несколько раз в год. У крупных взрослых экземпляров частота линьки становится реже, чем раз в год. Кроме того, кончик погремка со временем обламывается, истрепываясь о песок и камни. Максимальное зафиксированное число сегментов — 23 у западного гремучника.
Скорость, с которой трясется погремок, тоже впечатляет. Гремучие змеи издают непрерывный высокочастотный звук с частотой колебаний трещотки до 90 Гц. Трещотка движется так быстро, что кажется размазанной в воздухе. И трясти погремушкой змея способна часами, перемежая циклы сокращений-расслаблений мышечной порции всего в 10 г.
Ученые пристально изучили мышцы, управляющие погремком, и выяснили, что они по строению скорее напоминают стридуляционные мышцы насекомых, чем обычную поперечно-полосатую мускулатуру позвоночных.
Три пары хвостовых мышц представляют собой сильно специализированную ткань за счет меньшей миофибриллярной массы (20–30% против обычных 50%) и высокой плотности митохондрий на единицу объема (26% против 3% в мышцах игуаны). По этим показателям мышцы гремучей змеи лишь немного уступают мышцам колибри, управляющим полетом, и стридуляционной мускулатуре кузнечика. Сочетание этих параметров дает высокую скорость сокращений при уменьшении энергозатрат на каждое сокращение.
Несмотря на столь совершенный и эффективный механизм звукоизвлечения, гремучники отнюдь не стремятся часто им пользоваться. Они, как и многие другие змеи, — засадные хищники, и им совершенно ни к чему заранее извещать жертву о своем присутствии. Громкий звук нужен для того, чтобы отпугнуть потенциальную угрозу — крупного хищника или человека. Любая змея предпочтет, чтобы её оставили в покое, нежели вынудили кусаться, и лишь застигнутая врасплох или с отрезанным путем к отступлению змея использует все средства, чтобы напугать врага, или атакует.
Похожее поведение, связанное с вибрацией хвоста, замечено и у других ядовитых и неядовитых змей. Примечательно, что кончик хвоста таких видов чаще по-особенному окрашен или покрыт модифицированными чешуями, особенно у смертельных змей (Acanthophis).
Фото с сайта kqed.org.
Виктория Москаленко
Гремучая иллюзия | Наука и жизнь
Гремучие змеи сбивают врагов с толку высокими частотами.
Гремучие змеи, или гремучники, называются так потому, что на хвосте у них есть погремок: видоизменённые чешуйки на конце хвоста собраны группами в подвижные сегменты, и когда змея трясёт хвостом, сегменты ударяются друг о друга, производя характерный треск. Гремя, они предупреждают потенциального врага, чтобы он не приближался к ним – змеям не хочется тратить яд, защищаясь от кого-то большого и сильного, который к тому же способен успеть убить саму змею.
Техасский гремучник Crotalus atrox. (Фото: Andrew DuBois / Flickr.com)
Открыть в полном размере
‹
›
Поначалу, когда гремучник только замечал «опасность», он гремел на относительно низкой частоте в 40 Гц. По мере того, как круг становился больше (то есть «опасность» приближалась), змея медленно повышала частоту звука. И если круг всё-таки не останавливался ( то есть «опасность» продолжала приближаться), змея резко начинала трещать на частоте 60–100 Гц. Именно этот скачок в частотах создаёт иллюзию близости змеи – нам, как и любому крупному животному, кажется, что змея чрезвычайно близко.
Чтобы проверить, что всё дело в частотном скачке, исследователи пригласили нескольких добровольцев побыть в виртуальной реальности, которая имитировала поле с высокой травой и треском гремучей змеи.
Гремучие змеи начинают трясти своими погремушками в надежде, что враг не захочет испытывать на себе действие яда. То есть треск погремушки – это не признак агрессивности, не признак того, что змея начинает на вас охотиться, а, скорее, просьба уйти, потому что от столкновения будет плохо всем. И если хищник или человек не понимает этого сразу, «просьбу» приходиться повторять на более высоких частотах.
По материалам The Scientist
змей, которые встряхивают хвостом при столкновении
Команда Бена i Jupiterimages/Photos.
com/Getty Images
Знаменитая гремучая змея, обитающая в Новом Свете, настолько впечатлила первых колонистов, что ее изображение украшало отправляемые книги, флаги и гербы домой. Согласно исследованию Мэтью П. Роу и др., опубликованному в «Биологии гадюк», погремушка может быть наиболее широко изученной анатомической особенностью змей. Однако не только гремучие змеи трясут хвостом; многие ямочные гадюки и ряд безобидных ужеобразных змей также ведут себя подобным образом.
Цель встряхивания хвостом
Поскольку поведение встряхивания хвостом настолько широко распространено, оно может выполнять разные функции у разных видов. Тем не менее Гарри Грин в исследовании 1973 года, опубликованном в «Журнале герпетологии», указал на три возможные цели поведения, связанного с встряхиванием хвоста. Все перечисленные цели были оборонительными: отвлечение атаки на хвост, сбивание с толку хищника и сдерживание атаки, рекламируя их ядовитый укус. Поведение и морфология встряхивания хвостом наиболее развиты у гремучих змей, но погремушка не обязательна для воспроизведения жужжащего звука, так как многие змеи просто вибрируют хвостом по опавшим листьям, чтобы произвести громкое жужжание.
Гремучие змеи
Гремучие змеи представляют собой вершину эволюции встряхивания хвостом. Придаток тезки змей сформирован из набора роговых, взаимосвязанных сегментов, которые свободно прикреплены друг к другу. Рожденные с одним закругленным сегментом погремушки, называемым пуговицей, гремучие змеи добавляют новый сегмент каждый раз, когда сбрасывают кожу. Сегменты погремушки периодически ломаются, и более длинные погремушки не обязательно производят более громкие звуки. При встряхивании аппарата на высокой скорости создается жужжание или дребезжащий звук; у гремучих змей в хвосте есть три набора специальных мышц, трясущих хвостом. Две группы мышц тянут хвост в каждую сторону, а третья группа мышц позволяет направлять брюшную поверхность в любом направлении.
Прочие гадюки
Гремучие змеи — не единственные опасные змеи, которые встряхивают хвостом; несколько других, близкородственных гадюк демонстрируют такое поведение. Виттонмуты (Agkistrodon piscivorous), медноголовые (Agkistrodon contortrix), кантилы (Agkistrodon bilineatus) и терциопелосы (Bothrops asper) трясут хвостами, когда напуганы.
Бушмастеры — крупнейшие в мире гадюки — еще больше трясут хвостом и развили шиповидные чешуйки на кончиках хвостов. Это облегчает тряску хвоста и создает более громкий звук, чем если бы шипов не было.
Крысиные, королевские и сусликовые змеи
Крысиные (Pantherophis sp.), королевские (Lampropeltis sp.) и сусликовые змеи (Pituophis sp.) и другие близкородственные виды хорошо известны тем, что встряхивают хвостом при столкновении с хищником. Неясно, отпугивает ли само по себе поведение встряхивания хвостом хищников или оно служит формой мимикрии Бейтса. В мимикрии Бейтса безобидный или приятный вид имитирует опасный или неприятный вид посредством поведения или морфологии, чтобы защитить себя. Ни один из этих видов не имеет хорошо развитой мускулатуры, трясущей хвостом, и не может долго поддерживать демонстрацию.
Потеря погремушки
Гремучие змеи острова Санта-Каталина (Crotalus catalinensis) со временем потеряли свои погремушки. Считается, что, поскольку эти змеи в основном преследуют птиц ночью на деревьях, функциональная погремушка может непреднамеренно издавать шум и отпугивать птиц.
У этих змей на острове нет крупных хищников, поэтому погремушка не нужна, хотя при угрозе они все равно будут вибрировать хвостом. Кроме того, крошечные карликовые гремучие змеи (Sistrurus miliarius) постепенно теряют свои погремушки. Эти маленькие змеи, которые несколько неохотно бряцают на хищников, способны издавать только пронзительное, едва слышное жужжание, что едва ли может отпугнуть крупных хищников.
Ссылки
- Copeia: Влияние некоторых проявлений хвоста змеи на хищническое поведение граубюндена (Galictis sp.)
- Биология гадюк: потеря погремушки у карликовых гремучих змей (Sistrurus Miliarius): причины, последствия и последствия для функции погремушки and Evolution
- Зоопарк Толедо: Бушмастер
- Rigorvitae: Змеиный хвост
- CaliforniaHerps.com: Snake Behavior
- Служба общественного здравоохранения армии США: Ядовитые рептилии Центральной Америки
- Музей естественной истории Сан-Диего: Crotalus Catalinensis
Фото предоставлено
Какие змеи трясут хвостами, как гремучие змеи?
Некоторые змеи быстро вибрируют хвостом в качестве защитной реакции на угрозу.
Вот почему погремушка змеи изучена более широко, чем любая другая ее анатомическая особенность. Хотя гремучие змеи являются наиболее распространенной группой змей, которые вибрируют хвостами, они не единственный вид.
Известно, что другие группы змей, особенно семейства Colubridae и Viperidae, трясут хвостом, как гремучая змея. Ядовитые гадюки, такие как медноголовые, хлопчатобумажные, бушмастеры, tercipelos и cantils, могут вибрировать хвостом при угрозе. К неядовитым змеям, которые трясут хвостом, относятся королевские змеи, крысиные змеи, суслики и кукурузные змеи.
Вибрация хвоста у других змей несколько отличается от вибрации хвоста у гремучих змей. В то время как гремучая змея держит хвост вертикально, гремя, другие змеи трясут хвостом горизонтально. Змеи без погремушек не издают собственного дребезжащего звука, но издают аналогичный жужжащий звук, когда их хвост вибрирует по земле или предмету.
Некоторые змеи быстро вибрируют хвостом, когда чувствуют угрозу или страх.
Согласно The Quarterly Review of Biology , вибрация хвоста распространена среди видов Colubridae и Viperidae Нового Света.
Многие исследователи считают, что вибрация хвоста может в первую очередь служить звуковым предупредительным сигналом, подобно рычанию медведя. Другие предполагают, что встряхивание хвостом может служить отвлекающим маневром, особенно среди неядовитых видов змей. Трясущийся хвост может отвлечь внимание от уязвимых частей тела змеи, таких как голова, к хвосту.
Змеиные ямы, трясущие хвостом
Гремучие змеи — не единственные ядовитые змеи, которые вибрируют хвостами. Есть много других, близкородственных гадюк, которые демонстрируют такое поведение. К ядовитым змеям, которые, как известно, трясут хвостом, относятся:
- Коттонмуты
- Медноголовые
- Cantils
- Terciopelos
- Bushmasters
Хотя у этих змей нет гремучей змеи,
они могут издавать такое же гудение, когда вибрируют хвостом.
Бушмастерс — самая большая яма в мире змеи, которые трясут хвостами. Они эволюционировали, чтобы иметь шиповидные чешуйки на кончики их хвостов, которые облегчают вибрацию хвоста и создают более громкое гудение по сравнению с хвостами без шипов.
Медноголовые змеи — еще один вид змей, у которых нет погремушек, но их можно принять за гремучих змей из-за вибрирующего поведения хвоста. Когда он чувствует угрозу, ватник быстро встряхивает хвостом и защищается. Звук трясущегося хвоста в сухих листьях может заставить большинство людей подумать, что это опасная гремучая змея.
Ужеобразные, которые трясут хвостом
Ужеобразные, или ужеобразные, — крупнейшее семейство змей в мире. Эти змеи в основном неядовиты или обладают ядом, который не смертелен для человека.
- Крысиные змеи
- Сусликовые змеи
- Кукурузные змеи
- Королевские змеи
Вибрация хвоста среди неядовитых 900-ми змей может быть результатом защиты100 от мимикальных змей. хищники .
Бейтсовская мимикрия проявляется у безвредных видов, чтобы копировать предупредительный сигнал вредных видов. Вид, который подражает, называется мимиком, а вид, которому подражают, называется моделью. В этом случае ужеобразная змея является подражателем, а моделью — гремучей змеей.
У ужеобразных змей нет погремушек у основания хвоста. Однако они способны энергично трясти хвостом о поверхность, например, о кучу листьев, чтобы имитировать жужжание хвоста гремучей змеи.
Неядовитые змеи Копирование гремучих змей
Поскольку ужеобразные неядовиты, они в значительной степени полагаются на другие методы самообороны. Имитация дребезжащего звука, издаваемого ядовитой гремучей змеей , может отбить у хищника охоту нападать на нее.
Новые дрессировщики змей могут быть встревожены, увидев, что их неядовитая змея ведет себя как гремучая змея. Однако такое поведение безвредно и часто используется, если змея испытывает стресс, возбуждение или угрозу.
Однако теория мимикрии Бейтса не применима ко всем змеям, особенно к некоторым неядовитым змеям Старого Света, таким как крысиные змеи. Гремучие змеи — это вид змей Нового Света, поэтому крысиные змеи никак не могли научиться этому поведению от них.
Кроме того, известны предки змей молча трясти хвостом, пока гремучие змеи не научились издавать жужжание погремушка. Имитирует ли ужеобразная ядовитая гремучая змея или продолжая свое исконное поведение, вибрация хвоста, скорее всего, является методом самозащита от потенциальных хищников.
Вышеупомянутые виды змей имеют хорошо развитые мышцы на концах хвоста, позволяющие энергично трясти хвостом. В то время как гремучие змеи способны трясти хвостом до 3 часов за раз, большинство ужеобразных не могут поддерживать это отображение очень долго.
Поэтому им, возможно, придется полагаться на другие методы защиты от хищников, такие как шипение и кусание .
Вибрация хвоста как средство отвлечения внимания
В Герпетологическом журнале говорится, что существует 76 видов змей, которые трясут хвостом в ответ на стресс или в качестве стратегии защиты от хищников. 1973 исследования показывают, что все цели вибрации хвоста носят оборонительный характер.
Исследователи изучили повреждения хвостов 52 видов Eryx johnii, 63 видов Calabaria reinhardtii и 156 трубочных змей. Необычная тупость их хвостов и данные о травмах этих змей показывают, что эти змеи используют неправильное направление как важную часть самообороны.
Змея может энергично махать хвостом, чтобы
отвлечь внимание хищника от его головы на его менее
уязвимый хвост. Хотя это увеличивает риск заражения змеи
травмы, связанные с хвостом, он по-прежнему удерживает его от убийства или поедания.
Неправильное направление также считалось важной функцией среди ярких видов змей. Их яркие хвосты в сочетании с их дребезжанием могут служить мощными инструментами устрашения или предупреждающими сигналами, чтобы отпугивать хищников.
Хвостовое приманивание и встряхивание хвостом
Согласно журналу Animal Behavior , трясение хвостом, возможно, изначально развилось для облегчения причинного приманивания, что противоположно поведению некоторых змей против хищников.
Приманивание хвостом — это агрессивная мимикрия, при которой змея может использовать вибрацию хвоста для привлечения добычи. Виды-жертвы могут принять хвост за более мелкую добычу, например за червя, и приблизиться к хвосту. Как только добыча достигает дистанции поражения, змея атакует свою потенциальную еду.
Помимо гремучих змей, гадюки, такие как щитомордники, медноголовые и бушмейстеры, известны тем, что ловят свою добычу с помощью этой техники.
Имейте в виду, что приманивание хвостом — это не то же самое, что бряцание хвостом.
В то время как трясение хвостом является защитным поведением, хвостовое приманивание является агрессивным и направлено на то, чтобы заманить добычу к змее.
Некоторые ученые считают, что весы в кончики хвостов у некоторых змей могут эволюционировать, чтобы выглядеть как маленькие насекомые, тем самым усиливая хвостовое приманивание.
Если у вас есть домашняя змея, которая вибрирует хвостом, как гремучая змея, скорее всего, она испытывает страх, угрозу или стресс. Это особенно распространено среди змей, которые были введены в новую среду, змей, которые содержатся в переполненных условиях, и змей, которые содержатся в грязных резервуарах. Молодые змеи также могут вибрировать хвостом, если видят в вас угрозу.
Тем не менее, большинство видов змей, которых держат в качестве домашних животных (например, кукурузные змеи, суслики, крысиные змеи и королевские змеи), хорошо приспосабливаются к обращению, поэтому вы должны увидеть, как их поведение, трясущее хвостом, исчезает после того, как доверие к ним установится.