Секрет шести усов: Как сом охотится с помощью биологического радара в мутной воде

Автор: Виталий Дальке, рыболов-интузиаст и биолог-любитель

Детальный анализ стратегии охоты Silurus glanis – осязание, вкус и искусство отслеживания кильватерного следа

1. Введение: Сом – Охотник-невидимка

1.A. Эволюционный вызов темноты

Сом – как правило ночной охотник. Он активен преимущественно ночью и в сумерках, и избегает света. Днём он часто неподвижно прячется в глубоких ямах или под затонувшими деревьями. Настоящая охота начинается в темноте. Эта ночная активность заставляет сома искать добычу в условиях, когда зрение бесполезно: в полной темноте или в очень мутной воде. Чтобы преодолеть это ограничение, европейский сом (Silurus glanis) использует высокосложную мультисенсорную систему – он охотится, используя одновременно несколько чувств, которые сосредоточены в его усах.

1.B. Ус как эволюционный ответ

Усы сома – это не просто внешние черты; это высокоспециализированные, гибкие антенны. Европейский сом имеет их шесть: два длинных уса на верхней челюсти (верхнечелюстные усы) и четыре более коротких на нижней челюсти (нижнечелюстные усы). Эти «датчики» значительно расширяют сенсорную поверхность головы и позволяют беспрепятственно сканировать дно водоёма и окружающую толщу воды.

Усы объединяют два жизненно важных чувства, которые работают независимо от света и прозрачности воды: 

1. Осязание (Механорецепция)

2. Вкус (Хеморецепция)

Благодаря сочетанию этих функций, сом может находить, идентифицировать и преследовать источники пищи даже в полной темноте.

2. Анатомия антенн: Сенсорное устройство усов

2.A. Строение (Морфология) и Сенсорная поверхность

Усы являются одной из основных зон взаимодействия сома с окружающей средой. Они постоянно двигаются, ощупывая дно и толщу воды для сбора сигналов. Поверхность усов представляет собой специализированный слой кожи, содержащий очень высокую плотность сенсорных структур.

2.B. Двойственность сенсоров: Осязание и Вкус

Усы оснащены двумя типами сенсоров, которые одновременно воспринимают механические и химические раздражители:

1. Вкусовые сенсоры (Хеморецепторы – Внешний язык): Усы густо покрыты вкусовыми почками и другими химическими сенсорами. Эти структуры позволяют сому точно обнаруживать растворённые химические вещества – особенно аминокислоты и белки, выделяемые живой добычей или падалью. Это работает как продолжение языка и позволяет идентифицировать потенциальную пищу по химическим следам в воде. 

2. Тактильные сенсоры (Механорецепторы): Для осязания, определения давления и вибрации в слои кожи встроены сенсоры осязания. К ним относятся специализированные сенсорные клетки, а главное – свободные нервные окончания.

Детальное рассмотрение сенсоров осязания: Изящество свободных нервных окончаний

Научные исследования подчёркивают наличие свободных нервных окончаний. Они часто образуют сложное сплетение сенсорных нервных волокон (миелинизированных и немиелинизированных афферентных волокон), проникающих в слои кожи. Такое строение указывает на огромную чувствительность и надёжность тактильного чувства усов. 

Свободные нервные окончания часто являются полимодальными, то есть реагируют не только на механические раздражители (давление, вибрация), но, возможно, и на изменения температуры или неспецифические химические раздражители. Эти прочные, универсальные тактильные сенсоры позволяют сому быстро среагировать, как только усы вступают в контакт с объектами. Они служат основой для быстрой, тактильной локализации и реакции на неожиданные прикосновения.

3. Нейробиологические схемы: Связь с нервной системой (Иннервация) 

Эффективность сомовых уов основана на высокоорганизованной центральной обработке сигналов, которая управляется специфическими нервами мозга.

3.A. Управление механосенсорикой: Тройничная система

Механические раздражители (прикосновение, давление), воспринимаемые усами, первично управляются и обрабатываются Тройничным нервом (Nervus trigeminus – пятым черепным нервом) в центральной нервной системе. Эта система передаёт тактильную информацию от головы к мозгу.

Сложность обработки проявляется в строении Тройничного нервного узла (Ganglion Gasseri), который имеет своего рода пространственную карту (соматотопическую организацию) сенсорных входов. Эта специализированная схема необходима для обеспечения точной пространственной локализации и картирования контактов усов. Только так сом может определить точное положение объекта или добычи в ближней зоне.

3.B. Координация хеморецепции: Взаимодействие Блуждающего и Тройничного нервов

Вкусовая информация (густаторная информация) обрабатывается кооперативной системой. Вкусовые нервные клетки на усах снабжаются как Тройничной системой, так и Блуждающим нервом (N. X).   

Исследования показывают чёткое функциональное разделение: Блуждающий нерв управляет фактическим поглощением или заглатыванием пищи. Усы (через Тройничный и Блуждающий нервы) локализуют добычу и химически её идентифицируют. Но окончательное решение о приёме пищи принимается Блуждающим нервом. 

Эта сенсорная иерархия является важным защитным механизмом: Усы выполняют быструю поисковую работу (эксплоративную детекцию), в то время как критическое решение о пригодности материала к приминению в пищу принимается отдельной Блуждающей системой. Было доказано, что между вкусовой системой усов и вкусовой системой внутри ротовой полости нет прямой центральной связи. Эта разделённая обработка предотвращает случайное заглатывание неподходящих или вредных предметов, когда сом исследует заиленное дно.

Обзор: Сенсорные функции усов сома

1. Химическое восприятие (Вкус)

Тип рецептора: Вкусовые почки / Химические сенсоры.
Первичное нервное соединение: N. Vagus, N. Trigeminus.
Функция при охоте: Дистанционное и ближнее обнаружение растворённых химических следов (идентификация и локализация пищи)    

2. Механорецепция (Осязание)

Тип рецептора: Свободные нервные окончания, Сенсоры осязания.
Первичное нервное соединение: N. Trigeminus (V. мозговой нерв).
Функция при охоте: Обнаружение контакта и изменений давления, сканирование дна в ближней зоне и локализация добычи.

3. Восприятие потоков/течения

Тип рецептора: Механосенсоры (Усы и Боковая линия).
Первичное нервное соединение: N. Trigeminus, Латеральная система.
Функция при охоте: Преследование добычи путём обнаружения гидродинамических вихрей («Wake-Tracking» – отслеживание кильватерного следа)

Поскольку Европейский сом часто предпочитает медленно текущие или стоячие водоёмы, гидродинамиические следы там сохраняются дольше. Стратегия охоты идеально соответствует физическим условиям его основных мест обитания, что максимизирует его роль как топ-хищника.

4.C. Усы как сенсоры ближнего действия

Хотя орган боковой линии также чувствителен к механическим воздействиям и играет роль в восприятии вибраций, усы выполняют функцию сенсоров ближнего действия (детекторов ближнего поля). После того как Латеральная система, возможно, определила общее направление колебаний и завихрений воды, гибкие усы позволяют точно настроиться и тактильно ощупать добычу в непосредственной близости от пасти. Они имеют решающее значение для точной локализации и фиксации добычи, прежде чем последует окончательная, мощная хватка (всасывающийн захват). В последние мгновения атаки усы «чувствуют» добычу в вихревых следах.  

5. Интеграция мультисенсорной картины: Ночная стратегия охоты

5.A. Совместный процесс охоты

Успех охоты сома основан на тесной интеграции чувств, передаваемых усами. Сом осуществляет одновременную проверку несколькими чувствами (мультисенсорное сканирование) своего окружения, которое сочетает дистанционный вкус (химическую детекцию) с чрезвычайно точным ближним тактильным восприятием (механорецепцией и Wake-Tracking).

Химическое восприятие (Хеморецепция) служит для первичной идентификации: Оно помогает сому обнаружить падаль или приблизительно локализовать живую добычу по химическим следам. Тактильное восприятие затем заполняет пробел, особенно если добыча затаившись пытается избежать химических следов. Благодаря Wake-Tracking сом может преследовать даже быструю, подвижную добычу, невидимую в мутной среде.

5.B. Гипотеза об электрочувствительности

Помимо осязания и вкуса, существуют научные данные, указывающие на то, что некоторые виды сомов (Siluriformes) могут также обладать способностью воспринимать электрические поля (электросенсоры). Уже в 1917 году такая способность была доказана у близкородственного американского сомика (Ictalurus nebulosus). 

Хотя Silurus glanis сам ещё требует дальнейших исследований, учёные показывают, что сомов можно успешно тренировать (дрессировать) на электрические импульсы. Это означает, что восприятие слабых электрических полей, генерируемых всеми живыми организмами, может быть присуще и европейскому сому. Если Европейский сом действительно обладает электрорецепторами, это стало бы дополнительным, высокоспециализированным методом обнаружения добычи, тихо прячущейся на дне или даже зырывшейся в иле. 

5.C. Оптимальное время для охоты

Чувства, передаваемые усами, являются идеальными инструментами для основного времени охоты сома: сумерек и ночи. Активность сильно зависит от температуры, достигая максимума весной и поздней осенью. При температуре воды от 4°C до 7°C сом прекращает приём пищи. Однако бывают исключения, например, при внезапном подъёме уровня воды. Лично я ловил сомов и при 5 °C.

Физиологические процессы в организме поддерживают эту температурную зависимость. Естественная активность нервных клеток (спонтанная частота возбуждения) увеличивается с повышением температуры. Из этого можно сделать вывод, что сенсорная чувствительность и скорость обработки (активность нервных клеток [нейрональная активность]) функционируют оптимально при более высоких температурах воды – то есть в тёплые месяцы.

6. Заключение: Эволюционное превосходство сома

Усы Европейского сома – это шедевр сенсорной интеграции. Они являются основной эволюционной чертой, которая позволяет сому (Silurus glanis) выполнять свою доминирующую роль топ-хищника в сложной, часто тёмной и мутной среде наших водоёмов.

Интегрированная система химического обнаружения (вкус) для идентификации пищи, тактильного восприятия (осязание) для "ощупывания" и высокоразвитого отслеживания вихревого следа (Wake-Tracking) для преследования движения демонстрирует поразительную приспособляемость.

Сом (Silurus glanis) являет собой высший пилотаж слепой охоты – это гигант, успех которого глубоко укоренен в нейробиологической структуре его гибких усов. Благодаря им кромешная тьма для сома стала не только "видимой", но и предпочтительным условием для охоты.

Создавая эту статью, я опирался на современные исследования, доклады и опубликованные статьи биологов и ихтиологов разных стран и институтов.
Возможно, она читается довольно скучно и по-научному, но я уверен, что каждый рыболов может применить эти знания для рыбалки!
Подумайте только об оснастках, наживке или о квоке... Надеюсь, дальше вы сами сможете развить мысли.

Ваш Виталий Дальке