На протяжении более 60 миллионов лет ядовитые змеи скользят по Земле, совершенствуя свои смертоносные приемы охоты. Эти древние рептилии, вооруженные химическим оружием, обязаны эволюционному успеху эффективности своего укуса — атаки, совершаемой с поразительной скоростью, прежде чем добыча успеет сбежать, пишет The Conversation.
Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Experimental Biology, впервые раскрывает в мельчайших деталях, как именно работают эти укусы. Работа стала крупнейшей в своем роде: ученые применили высокоскоростную видеосъемку, чтобы показать, насколько по-разному разные виды змей эволюционно приспособились к нанесению смертоносных ударов.
На Земле обитает около 4000 видов змей, из которых примерно 600 — ядовитые. Ученые начали фиксировать их укусы с помощью фототехники еще в 1950-е годы, когда появились первые камеры замедленной съемки.
С тех пор технологии значительно продвинулись, позволяя наблюдать процесс в гораздо большем разрешении и с нескольких ракурсов. Ранее уже было известно, что у змей различаются укусы при охоте и при защите, но большинство прошлых исследований имели ограничения — снимали только с одной камеры, с низким качеством и обычно лишь один вид змей.
В новом проекте исследователи изучили 36 видов ядовитых змей из трех основных семейств: гадюковых (Viperidae), аспидовых (Elapidae) и ужеобразных (Colubridae). Среди них — гремучая змея (Crotalus atrox), тупоносая гадюка (Macrovipera lebetinus) и смертельная аспидовая змея Acanthophis rugosus.
Все наблюдения проходили во французском научном центре Venomworld (Париж). Там для экспериментов создали небольшую арену из плексигласа с картонным покрытием, куда помещали каждую змею по отдельности.
В качестве «жертвы» использовался нагретый до 38°C цилиндр из медицинского геля, имитирующий теплокровную добычу. Две высокоскоростные камеры снимали атаки под разными углами со скоростью 1000 кадров в секунду.
На основе полученных записей ученые воссоздали движение укуса в трехмерной модели, измеряя длительность, ускорение, угол атаки и скорость раскрытия челюстей. Всего они получили 108 успешных видеозаписей, по три для каждого вида.
Результаты показали поразительное разнообразие стратегий.
Гадюки наносили самые быстрые удары — со скоростью более 4,5 м/с, мгновенно вонзая клыки и при необходимости корректируя угол, прежде чем ввести яд. 84% гадюк достигали «жертвы» менее чем за 90 миллисекунд — быстрее, чем успевает среагировать большинство млекопитающих.
Аспиды, например кобры (Aspidelaps lubricus), действовали иначе: медленно подбирались к цели, затем многократно кусали, напрягая челюстные мышцы для высвобождения яда.
А ужеобразные змеи, такие как мангровая (Boiga dendrophila), чьи клыки расположены глубже в пасти, прыгали издалека и, удерживая добычу, совершали режущие боковые движения, чтобы ввести максимум токсина.
Ранее ученые уже показали, что форма клыков напрямую связана с типом добычи. Теперь же они доказали, как именно змеи используют это оружие за долю секунды, что помогает им оставаться успешными хищниками на протяжении миллионов лет эволюции.