Głowa rekina zmienia kształt

Żarłacze bonnethead, należące do rodziny młotowatych, słyną z nietypowych, łopatowatych głów. Nowe badanie przeprowadzone na Florydzie podważa wcześniejsze wyjaśnienie dotyczące tego, dlaczego samce i samice mają nieco inny kształt głowy.

Naukowcy z University of Miami Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science oraz współpracujących instytucji odkryli, że głowy zarówno samców, jak i samic stają się bardziej zaokrąglone wraz z wiekiem. Zmiana jest szczególnie wyraźna u samic.

Wcześniej sądzono, że bardziej spiczasty pysk pojawia się u samców po osiągnięciu dojrzałości płciowej. Wyniki nowego badania pokazują jednak coś zupełnie innego.

Młode samce i samice mają bardziej spiczaste głowy, które z czasem stają się okrąglejsze. U samic proces ten jest znacznie silniejszy.

Badacze śledzili kształt głowy

Badanie jest pierwszą szczegółową analizą kształtu głowy i diety żarłaczy bonnethead z Biscayne Bay. Naukowcy uwzględnili również osobniki z Tampa Bay, aby sprawdzić, czy podobny sposób rozwoju występuje w populacjach żyjących po przeciwnych stronach Florydy.

Żarłacz bonnethead jest niewielkim krewnym rekinów młotów i jedynym znanym gatunkiem rekina, u którego wyraźnie występują różnice w kształcie głowy między samcami a samicami.

Samce zwykle mają bardziej widoczne zakończenie przedniej części głowy, podczas gdy u samic jej zarys jest gładszy i bardziej zaokrąglony. Takie różnice fizyczne między płciami określa się jako dymorfizm płciowy.

„Nasze wyniki pokazują, że spiczasty kształt głowy nie jest cechą, która rozwija się u samców po osiągnięciu dojrzałości” – powiedziała Kathy Liu, główna autorka badania, które przeprowadziła podczas studiów magisterskich w Rosenstiel School.

Dieta nie wyjaśnia różnic

Naukowcy sprawdzili również, czy samce i samice mogą rozwijać odmienne kształty głowy dlatego, że jedzą inne pokarmy lub inaczej zdobywają pożywienie.

Wyniki pokazały, że żarłacze bonnethead z Biscayne Bay i Tampa Bay należały do różnych sieci pokarmowych, a ich dieta zmieniała się wraz z wiekiem. Jednak samce i samice żyjące w tej samej zatoce korzystały z wielu tych samych lokalnych źródeł pokarmu.

Badacze nie znaleźli dowodów, że dieta lub sposób żerowania odpowiadają za różnice w kształcie głowy między płciami.

„To badanie pomaga zawęzić listę możliwych przyczyn cechy biologicznej, która od dawna była dla naukowców zagadką” – powiedziała Catherine Macdonald, współautorka pracy, profesorka nadzwyczajna na Department of Environmental Science and Policy oraz dyrektorka Shark Research and Conservation Program w Rosenstiel School.

Analizując jednocześnie kształt ciała i dietę tych samych zwierząt, naukowcy mogli sprawdzić, czy zmiany w diecie i budowie ciała zachodzą równolegle. Wyniki wskazują, że za różnice w kształcie głowy odpowiada inny czynnik.

Rekiny badano w różnych częściach Florydy

Od maja 2022 do maja 2023 roku zespół zbadał 105 żarłaczy bonnethead w Biscayne Bay oraz kolejnych 39 w rejonie Tampa Bay.

W Biscayne Bay naukowcy korzystali z badawczych lin haczykowych. Rekiny w Tampa Bay pozyskiwano przede wszystkim za pomocą naukowych sieci skrzelowych.

Każdy osobnik został zmierzony, a następnie pobrano niewielką próbkę mięśnia. Badacze wykonali także zdjęcia obu stron głowy na specjalnie przygotowanej planszy z siatką. Po zakończeniu pomiarów rekiny szybko wypuszczano.

Do analizy zdjęć wykorzystano program ImageJ. Pozwoliło to dokładnie porównać krzywiznę głowy poszczególnych zwierząt przy jednoczesnym ograniczeniu czasu ich przetrzymywania.

Izotopy ujawniły różne sieci pokarmowe

Naukowcy przeanalizowali również tkankę mięśniową 137 rekinów pod kątem sygnatur izotopów węgla i azotu.

Takie znaczniki chemiczne pomagają określić, gdzie dane zwierzę znajdowało się w sieci pokarmowej. Dają też szerszy obraz długoterminowej diety niż analiza niedawno zjedzonej zdobyczy.

Sygnatury izotopowe rekinów z Biscayne Bay w niewielkim stopniu pokrywały się z wynikami osobników z Tampa Bay. Sugeruje to, że obie populacje żerowały w ekosystemach o odmiennych cechach środowiskowych.

Nie oznacza to jednak, że rekiny musiały jeść zupełnie inne gatunki ofiar. Te same lub podobne organizmy mogą mieć różne sygnatury izotopowe w zależności od ekosystemu, w którym żyją.

Po co rekinom spiczasta głowa?

Naukowcy wciąż nie wiedzą, jaką dokładnie korzyść daje żarłaczom bonnethead bardziej spiczasty kształt głowy.

Jedna z hipotez zakłada, że taka budowa może pomagać młodym i mniejszym rekinom pływać bardziej efektywnie. Gdy samice stają się większe, aby pomieścić rozwijające się młode i przechodzić ciążę, ta korzyść może mieć mniejsze znaczenie.

To jednak tylko hipoteza, która wymaga dalszych badań.

Naukowcy chcą sprawdzić między innymi wydajność pływania oraz rozwój embrionalny. Takie badania mogą również pomóc ustalić, kiedy dokładnie zaczynają pojawiać się różnice między głowami samców i samic.

Badania wyjdą poza Florydę

Zdaniem zespołu ta sama technika fotograficzna może zostać wykorzystana do badania żarłaczy bonnethead w innych częściach ich zasięgu występowania.

Porównanie populacji z różnych regionów może ujawnić kolejne różnice w kształcie głowy i pomóc lepiej zrozumieć, czym poszczególne populacje różnią się od siebie.

Takie porównania mogą mieć również znaczenie dla ochrony gatunku. Mogą pomóc naukowcom wykryć różnice biologiczne i ekologiczne, które powinny być uwzględniane przy tworzeniu strategii zarządzania populacjami w konkretnych regionach.

Połączenie pomiarów budowy ciała z analizą diety pozwala testować różne wyjaśnienia dotyczące rozwoju i ewolucji nietypowych cech.

Badanie zatytułowane „A Head of the Curve: Bonnethead Shark (Sphyrna tiburo) Cephalofoil Morphology and Trophic Ecology” opublikowano w czasopiśmie „Integrative Organismal Biology”.

W projekcie uczestniczyli Kathy Liu, Jasmin Graham, H Ro, S L Kim, T. R. Wiley, J.M. Gardiner, L.J. Baker oraz C. Macdonald. Badania wspierały Field School i University of Miami Shark Research and Conservation Program. Prace terenowe w Tampa Bay sfinansowały Tampa Bay Environmental Restoration Fund oraz Disney Conservation Fund. Analizę stabilnych izotopów wsparto ze środków University of California, Merced, a część projektu sfinansowała Maxwell/Hanrahan Foundation.