Ученые объяснили, зачем стеклянным лягушкам полупрозрачная кожа

Исследователи из Университета Макмастера выяснили, что прозрачная кожа нижней части тела делает стеклянных лягушек неразличимыми на листьях, создавая оптическую иллюзию. Статья об этом опубликована в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Стеклянные лягушки, обитающие в Центральной и Южной Америке, получили свое название из-за уникального внешнего вида: их кости, кишечник и бьющиеся сердца можно отлично рассмотреть сквозь кожу. До сих пор было неизвестно, почему такой необычный признак мог эволюционно закрепиться у этих маленьких животных, но новая работа, по-видимому, предлагает объяснение.

Прозрачность кажется идеальной формой камуфляжа. Но, как отмечает ведущий автор работы Джеймс Барнетт, к сожалению для наземных животных, такая уловка работает в основном под водой, где особенности преломления света в жидкости помогают такому животному скрываться, не будучи вычисленным по видимым частям внутренних органов. Именно поэтому прозрачность тканей встречается у жителей вод, а наземный зверь, такой как стеклянная лягушка, удивляет ученых.

На самом деле, если посмотреть на них внимательно, стеклянные лягушки не полностью прозрачны: их спинки окрашены в жизнерадостно-зеленый цвет, как и полагается добропорядочным лягушкам, а прозрачны их бока и животы. Этот «градиент» вызвал интерес биологов и послужил ключом к разгадке тайны стеклянной лягушки.

Чтобы исследовать их камуфляж, ученые сфотографировали 55 стеклянных лягушек на зеленых листьях и на белом фоне. Затем исследователи провели три эксперимента. Во-первых, они использовали компьютерный анализ, чтобы оценить цвет и очертания лягушки на каждой фотографии.

Авторы обнаружили, что лягушки всегда выглядели зелеными, но они становились светлее или темнее в зависимости от фона, на котором сидели. Такое «подкручивание» яркости позволяет этим амфибиям более точно соответствовать оттенку того листа, на котором они сидят в данный момент. При этом их бочка, животики и лапки прозрачны — чем «периферийнее» участок тела, тем прозрачнее. В комплексе это создает эффект размытия контуров сидящего животного, что помогает идеально слиться с окружающей средой и стать практически невидимкой для хищника.

Также исследователи показали группе добровольцев из 25 человек 125 изображений лягушек, смоделированных на компьютере и различающихся по степени прозрачности. Они попросили испытуемых как можно быстрее обнаружить лягушек, и самыми сложными для поиска оказались те, прозрачность которых была характерной для стеклянной лягушки.

В третьей серии экспериментов ученые сделали 360 поддельных лягушек из желатина и оставили их на три дня в эквадорском тропическом лесу. Одна половина искусственных лягушек была непрозрачной, а вторая — полупрозрачной, и исследователи обнаружили, что на непрозрачных лягушек птицы — естественные хищники местных амфибий — нападали более чем в два раза чаще.

Ученые поясняют, что визуальные системы очень чувствительны к наличию четких контуров, которые образуются там, где один цвет резко переходит в другой. Многие виды животных имеют окраску, которая различными способами устраняет видимость контуров. Две наиболее распространенные стратегии — рисунок, который повторяет элементы окружающей среды, и «разрушительная окраска», при которой узоры с высокой контрастностью создают неузнаваемые формы, скрывающие очертания животных.

Стеклянные лягушки используют принципиально другую технику: их размытый градиент помогает идеально слиться с фоном, не отмечая на нем границ тела, при этом используется регулирование прозрачности тканей, а не, например, яркости цвета. Исследователи назвали эту новую технику камуфляжа «диффузией по краям».