Почему нескладные челюсти жука-оленя настолько сильны?
Чрезвычайная длина челюстей самцов жуков-оленей в принципе должна препятствовать нанесению сильных укусов, однако они всё же их наносят. Для решения этой загадки исследователи организовали и засняли битвы жуков, надеясь точно измерить силу укуса и понять, откуда она берётся. Отчёт об исследовании опубликован в “Journal of Experimental Biology”.
Жуки-олени, вопреки возможному предположению, не используют свои впечатляющие челюсти для еды – они предпочитают привлекать ими самок и сражаться за территорию с другими самцами.
– Жуки-олени выглядят очень свирепыми, – прокомментировала “BBC News” Яна Гойенс из Антверпенского университета, возглавлявшая исследование. – Но длинные челюсти не особенно эффективны, когда надо передать через них большую силу укуса. С точки зрения механики, кусаться сильно эти жуки не могут.
Силу, вырабатываемую мускулами в голове жука, необходимо передавать на концы его челюстей, или мандибул. Таким образом, сила должна работать как бы через очень длинный рычаг, на большой дистанции, что значительно ухудшает результат. Проверить это правило механики можно на собственном теле – если вытянуть руки перед собой и попытаться прижать ладони друг к другу, трудно сделать это по-настоящему сильно. Но если повторить действие, держа руки рядом с грудью, то ладони можно сжать намного сильнее.
Организуя и снимая жучиные бои, Гойенс определяла расстояние между челюстями, когда они смыкались на противнике. Затем она измеряла силу укуса на концах челюстей и изучала по снимкам внутреннее строение головы жука. Первым делом эти измерения помогли установить, что ширина головы самца намного больше аналогичного показателя у самки.
– Широкая голова даёт дополнительное пространство, чтобы удлинить ту часть рычага, на которую воздействует мускульная сила, и увеличить силу укуса, – пояснила Гойенс. Подобно плоскогубцам, «ручки» рычагов, помещённые внутрь головы жука, оказались длиннее, чем их внешние части, к которым крепятся челюсти.
– Кроме того, оказалось, что всё внутреннее пространство головы жука заполнено челюстными мускулами. Форма головы специально приспособлена для того, чтобы дать этим мускулам как можно больше пространства. Конечно, чем больше мускулы, тем большую силу они могут вырабатывать и передавать на челюсти.
По словам Гойенс, это характерный пример того, какие радикальные изменения в строении тела может производить эволюция.
– Половой отбор оказал огромное влияние на анатомию самцов, – сказала она. – Чтобы сделать челюсти полезным оружием, им пришлось полностью перестроить свои головы.