Heading

Gdy biolodzy znaleźli trzy lokalnie zagrożone szpaki mikronezyjskie martwe w swojej budce lęgowej na Guam w 2017 roku, winowajca był oczywisty. Ptaki są częstym celem inwazyjnych brązowych węży drzewnych. Zagmatwaną częścią było to, w jaki sposób wąż zdołał dostać się do gniazda w pierwszej kolejności. Skrzynka lęgowa znajdowała się na szczycie stalowej rury, która według naukowców była zbyt duża dla węża brunatnego, który zwykle się wspina.

Ale kamera pułapkowa na podczerwień skierowana na gniazdo dostarczyła podobnego do telewizji przemysłowej nagrania z włamania: wąż zapętlił swoje ciało wokół rury i dostał się na szczyt w ciągu nieco ponad 15 minut. Był to pierwszy raz, kiedy biolodzy przyrody Thomas Seibert i Martin Kastner zaobserwowali takie zachowanie w naturze.

Ale rok wcześniej naukowcy byli świadkami takiego zachowania w laboratorium. Próbując znaleźć strategie powstrzymania węży przed dotarciem do skrzynek lęgowych, naukowcy umieścili wysoką na trzy stopy i szeroką na osiem cali rurę od pieca na górnej połowie wysokiego na sześć stóp metalowego słupa. Przymocowali szeroką platformę z dwiema żywymi myszami w klatce na szczycie i umieścili konstrukcję w zagrodzie z 58 wężami. Przeglądając nocne ujęcia poklatkowe, zobaczyli, jak wąż owija swój ogon wokół słupa, chwyta drugi koniec swojego ciała, tworząc bezpieczną pętlę i wślizguje się na górę.

„Spojrzeliśmy na siebie w totalnym szoku, ponieważ nie było to nic, czego się spodziewaliśmy lub co kiedykolwiek widzieliśmy”, mówi Seibert. „Musieliśmy oglądać to w kółko, aby być pewnym, że widzimy to, co nam się wydaje, że widzimy.”

Niespodziewana strategia wspinaczki jest unikalną formą lokomocji węża, która nigdy wcześniej nie była widziana. Naukowcy opisują ruch węży, który nazwali „lasso locomotion”, w badaniu opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie Current Biology. „Nigdy w najśmielszych snach nie pomyślałbym, że wąż będzie poruszał się w ten sposób,” mówi współautor pracy i specjalista od biomechaniki z Uniwersytetu Cincinnati Bruce Jayne, który badał lokomocję węży przez ponad 40 lat.

Znalezisko zapewnia nowy wgląd w to, dlaczego węże z drzewa brunatnego były tak niszczycielskie dla ptaków na Guamie, i pomoże konserwatorom opracować nowe narzędzia do ochrony ptaków, takich jak szpaki mikronezyjskie, które pozostały.

Aby lepiej zrozumieć lokomocję lasso, naukowcy ustawili nowy eksperyment w 2019 roku w laboratorium węża z drzewa brunatnego United States Geological Survey na Guamie, który zachęcałby do tego zachowania. Zamienili dużą rurę do pieca na mniejszą, o średnicy sześciu cali z Home Depot, i zwieńczyli rurę klatką zawierającą martwą mysz jako przynętę. Umieścili rurę w zagrodzie mieszczącej 15 węży z drzewa brunatnego.

Pięć z nich zaczepiło się i wspięło się używając lasso locomotion.

To odkrycie miało natychmiastowe konsekwencje. Biolodzy szybko przenieśli skrzynki lęgowe, które zostały umieszczone na słupach, które były tej samej wielkości lub mniejsze niż rura do pieca używana, gdy zachowanie zostało po raz pierwszy zaobserwowane, mówi współautorka i biolog przyrody z Colorado State University Julie Savidge. Zespół przedstawił również pierwsze wideo lasso-climbing na corocznym spotkaniu badaczy węża z brązowego drzewa w 2016 r.

„Myślę, że wszyscy byli zdumieni wideo”, mówi biolog z Iowa State University Haldre Rogers, który bada wpływ strat ptaków w Guam i nie był zaangażowany w nowe badanie. „To jest pierwszy raz, kiedy ludzie spędzili dużo czasu patrząc na to, jak wspinają się na cylindry.”

Węże drzewne są nocne i spędzają większość czasu balansując na gałęziach w koronach drzew. Są dobrze przystosowane do pokonywania otwartej przestrzeni między gałęziami, aby poruszać się po lasach zarówno w ich rodzimym środowisku w północnej i wschodniej Australii i Nowej Gwinei, jak i na Guam, gdzie ludzie przypadkowo wprowadzili je w latach 40-tych XX wieku.

Węże normalnie wspinają się na drzewa używając lokomocji concertina, nazwanej tak dla sześciokątnego kuzyna akordeonu. W concertina climbing, węże chwytają pień drzewa lub słup w dwóch punktach zaczepienia. Podobnie jak wspinacze skalni, węże używają swoich górnych części ciała do podciągnięcia się do góry, a następnie ustanawiają chwyt dolnymi częściami ciała. Kiedy ich dolny uchwyt jest stabilny, węże powtarzają ten proces, aby przeskalować strukturę.

W przeciwieństwie do węży używających concertina locomotion, węże wspinające się na lasso mają tylko jeden punkt zaczepienia, pętlę wokół cylindra. Lekkie wygięcie lassa przesuwa się wzdłuż ciała węża, od głowy w kierunku ogona, powoli przesuwając węża w górę i tworząc jego stałe wznoszenie się.

Lasso locomotion dołącza do czterech innych typów lokomocji węża, które zostały rozpoznane przez ponad 100 lat. Metoda ta jest najwolniejszym i najbardziej mozolnym sposobem poruszania się węży. Przeciętnie, wąż potrzebuje około dwóch godzin by wspiąć się na wysokość zaledwie dziesięciu stóp, mówi Savidge. Węże robią częste przerwy podczas tej mozolnej taktyki by złapać oddech. Czasami przerwy te trwają od 10 do 15 minut.

Teraz, gdy naukowcy wiedzą, że węże drzewne mogą wspinać się w ten sposób, mogą stworzyć lepsze zabezpieczenia dla ptaków żyjących w Guam.

„To otwiera większy potencjał dla nas, abyśmy mogli rozwijać rzeczy odporne na węże, cokolwiek to jest, co chcemy utrzymać węże z dala od”, mówi Rogers. „Wiemy, że mogą one uzyskać dostęp do różnych rzeczy, ale większe słupy telefoniczne są stosunkowo odporne na węże.”

Ponieważ duże słupy nie są obecne na całym Guam, Savidge i Seibert testują również nowe konstrukcje budek lęgowych na cienkich metalowych słupach, które są chronione przez stożek, który jest najmniejszy na dole i rozciąga się na górze. Pomysł polega na tym, że jeśli wąż spróbuje wspiąć się na lasso po stożku, będzie musiał rozluźnić chwyt podczas wspinaczki, co spowoduje jego upadek.

Nowe urządzenia zostaną rozmieszczone na całej wyspie, aby pomóc w odbudowie populacji szpaka mikronezyjskiego. Do lat dziewięćdziesiątych XX wieku, brązowe węże drzewne doprowadziły dziesięć gatunków mikronezyjskich ptaków lokalnie wymarłych na Guam. Szpaki mikronezyjskie są jedynymi pozostałymi ptakami zamieszkującymi drzewa na wyspie, a ich występowanie ograniczone jest do dwóch obszarów: Andersen Air Force Base, oraz małej wyspy poza południowo-zachodnim krańcem Guam, którą węże najechały w 2019 r.

Utrata lokalnych gatunków ptaków na Guamie spowodowała spustoszenie w jego ekosystemie, ponieważ ptaki rozsiewają nasiona i zjadają owady. Badania Rogersa wykazały, że wzrost nowych drzew zmniejszył się nawet o 92 procent po utracie ptaków rozsiewających nasiona.

Lasso lokomocji pokazuje, jak kreatywne mogą być węże, gdy stają przed nowym wyzwaniem.

„Czasami myślę, że skupiamy się na innych cechach inwazji, takich jak ich dieta lub siedlisko” – mówi Savidge. „A musimy pamiętać, że zdolności lokomotoryczne są również bardzo ważne w sukcesie gatunku.”

Odkrycie otwiera kilka ścieżek dla przyszłych badań. Naukowcy mogą chcieć dowiedzieć się, czy węże brunatne w swoim rodzimym zasięgu również wykazują zdolności wspinaczki na lasso, czy inne gatunki węży mają takie same zdolności wspinaczkowe i czy lokomocja na lasso może nadawać się do inżynierii.

„To zdecydowanie może mieć interesujące zastosowania w robotyce”, pisze w e-mailu fizyk z Emory University Jennifer Rieser, która bada miękką robotykę inspirowaną wężami. Kiedy naukowcy ustalą więcej szczegółów, w tym jak inwazyjny drapieżnik porusza się w górę bez poślizgu, Rieser pisze, „ten nowo odkryty sposób poruszania się mógłby zdecydowanie rozszerzyć możliwości manewrowania węża, umożliwiając robotom wspinanie się na duże obiekty, co mogłoby zapewnić dostęp do wcześniej niedostępnych miejsc.”