Як “гэта” складана ў качак, або пра асаблівасці сэкса вадаплаўных

Звычайна працэс размнажэння ў рознаполавых жывёл мае дзьве асноўныя праблемы: канкурэнцыя і гвалт, піша ў аглядзе паводле trv-science.ru Дзмітры Вінчэўски, арнітолаг.

І птушкі тут не выключэнне. З эвалюцыйнага пункту гледжання важны не сам факт гвалту, а яго наступствы: свае гены патомкам перадае самец, якога самка не выбірала.

Актыўны фізічны супраціў – напрыклад, спробы вырвацца і ўцячы ад гвалтаўніка, – адбірае ў самак шмат сілаў і можа прывесці да траўмаў або нават гібелі. Таму яны намагаюцца дзейнічаць інакш.

Так, калі ў самцоў развіваецца знешні капулятыўны орган размнажэння, які дае магчымасць прымусіць самку да капуляцыі, то ў самак павінны ўзнікнуць контрпрыстасаванні, якія дазволяць нейтралізаваць прымус.

Эвалюцыя рэпрадуктыўных структур самцоў і самак адбываецца паралельна. У птушак яна вывучана слаба, таму што 97% відаў не маюць знешніх геніталій і абыходзяцца простым ворганам рэпрадукцыі і выдзялення – клаакай. Звычайна самец прыціскае адтуліну сваёй клаакі да адтуліны самкі і такім чынам перадае ёй сваю сперму.

Аднак сперма вадаплаўных птушак, якія спарваюцца ў вадзе, лёгка можа трапіць у ваду, і таму іх знешнія геніталіі захаваліся, прычым яны адрозніваюцца вялікай разнастайнасцю форм і памераў.

Напрыклад, у качароў аргентынскай саўкі (Oxyura vittata) самы доўгі пеніс (прыкладна 40 см) адносна памераў цела сярод усіх хрыбетных жывёл! У іншых жа відаў качак капулятыўны ворган не перавышае ў даўжыню 1,5 см. Пенісы вадаплаўных птушак могуць быць не толькі параўнальна доўгімі, але і мець складаную структуру і форму: некаторыя закручаныя, як штопар, некаторыя пакрытыя бароздкамі або шыпікамі.

Самцы качак – гвалтаўнікі. Прадстаўнікі 39 відаў стараюцца капуліраваць з чужымі партнёркамі, нават калі маюць уласную. Зразумела, што памер і форма пеніса могуць значна дапамагаць у гэтым: чым ён даўжэйшы, тым больш шанцаў “данесці” сперму непасрэдна да яечніка, што значна павялічвае імавернасць запладнення яйкаклетак самкі.

Складаныя паводзіны і разнастайнасць памераў і форм рэпрадуктыўных ворганаў робяць качак і іншых водаплаўных птушак выдатным аб’ектам для вывучэння коэвалюцыі геніталій у самцоў і самак.

Гэтымі даследаваннямі займаецца больш дзесяці апошніх гадоў эвалюцыйны біёлаг Патрыцыя Брэнан (Patricia Brennan) з Масачусецкага ўніверсітэту (ЗША).

Навукоўцы пачалі з вывучэння рэпрадуктыўных ворганаў 16 відаў качак з рознай частатой вымушанай капуляцыі і знайшлі, што іх вагіны адрозніваюцца памерамі і формай [1]. Вагіна — гэта трубачка, якая вядзе ад клаакі да яечніка і ў адных відаў аказалася прамой і параўнальна кароткай, а ў іншых – спіральнай і забяспечанай сляпымі вырастамі-кішэнямі.

Даўжыня і колькасць віткоў вагіны не залежаць ад памераў цела самкі, аднак карэлююць з марфалогіяй пеніса самцоў такго ж віда. Калі пеніс доўгі і закручаны, вагіна таксама доўгая і чым даўжэйшы пеніс, тым больш віткоў у вагіны. Больш таго, калі пеніс самца закручаны заўсёды супраць ходу стрэлкі гадзінніка, то вагіна самкі – у супрацьлеглым кірунку, таму самцу вельмі цяжка ў яе “ўвінціцца”. А “сляпыя кішэні” ў рэпрадуктыўных ворганах самак як раз такога памеру, каб кончык пеніса ў іх упіраўся і застраваў, бо для захоўвання спермы гэтыя вырасты не прадугледжаны.

Праз тое, што памер пеніса ў розных відаў карэліруе з частатой прымусовай капуляцыі, Брэнан і яе калегі сталі меркаваць, што эвалюцыя формы вагіны – адказ на прымусовую капуляцыю з боку самца. Доўгі пеніс дазваляе дасягнуць яечніка і павялічвае імавернасць запладнення, а “канструкцыя” вагіны механічна перашкаджае непажаданаму запладненню (гл. малюнак ніжэй).

Гіпотэзу было добра пацвердзіць эксперыментальна – для гэтага трэба было паглядзець на сістэму ў дзеянні.

Зразумела, што качкі непразрыстыя, але даследчыкі знайшлі арыгінальнае рашэнне [2]. Яны працавалі з мускуснымі качкамі (Cairina moschata), у якіх рэпрадуктыўныя ворганы доўгія і маюць своеасаблівую форму.

Эрэкцыя ў качароў не наступае да капуляцыі, а пад час кантакту з клаакай самкі пеніс “апракідваецца” ў вагіну самкі (гэты працэс называецца эверсіяй). Калі качар забіраўся на качку для капуляцыі, чалавек прыціскаў да адтуліны клаакі самкі шкляную трубку, якая замяняла вагіну, і пеніс выварачваўся ў яе.

Шкляныя трубкі былі падрыхтаваныя чатырох відаў: прамая, закручаная супраць руху стрэлкі гадзінніка – як пеніс, па ходу стрэлкі гадзінніка – як вагіна самкі, і сагнутая пад вуглом 135° (малюнак ніжэй).

Дзякуючы выкарыстанню высокахуткаснай відэаздымкі навукоўцы змаглі вызначыць, што эверсія пеніса качара мускуснай качкі даўжынёй 20 см адбывалася за 0,35 секунды, або з хуткасцю 1,6 м/с!

Гэта дазваляе заплодніць самку амаль імгненна і такая магчымасць карысна для гвалтаўніка. Падчас эверсіі пеніс захоўвае гнуткасць, таму пранікае нават у вагіну выгнутай формы.

Падчас доследаў аказалася, што ў прамых шкляных трубках і закручаных у тым самым кірунку як і пеніс, ён раскручваецца цалкам. Аднак калі трубка была закручана ў супрацьлеглым кірунку, або сагнутая пад тупым вуглом, пеніс не можа дасягнуць канца вагіны.

Эякуляцыі (выбрасу спермы) гэта не перашкаджае, аднак сперма тады застаецца ў ніжняй частцы рэпрадуктыўнага тракта самкі і гэта робіць запладненне малаімаверным. Такім чынам атрыманыя вынікі падцверджваюць гіпотэзу пра тое, што форма і даўжыня вагіны самак перашкаджае гвалтоўнаму запладненню.

Калі ж партнёр той, якога жадала самка, то яна не толькі прымае адпаведную позу, але і сціскае-расціскае мышцы клаакі. Дзякуючы гэтаму расслабляюцца сценкі яйкавода і гібкі пеніс пад час эверсіі дасягае яечніка. Калі ж полавы кантакт нежаданы самкай, яна сціскае мышцы клаакі і яшчэ больш перашкаджае глыбокаму пранікненню ў свае полавыя шляхі.

Такім чынам, самка не пасіўная ахвяра гвалтаўнікоў, а актыўная ўдзельніца працэсу запладнення. І не толькі можа, але і ўздзейнічае на яго вынік – у сярэднім 95% качанят у вывадку маюць аднаго бацьку.

Аднак застаецца пытанне з канкурэнцыяй самцоў за самку. Паводле логікі, качары з самым доўгім пенісам павінны быць больш паспяховымі. Геніталіі самцоў па-за сезонам размнажэння невялікія, а перад яго пачаткам вырастаюць напоўніцу.

Даследчыкі прапанавалі гіпотэзу, што яны павінны акрамя сезоннай пластычнасці быць яшчэ і фенатыпічна пластычныя. Гэта значыць, што памер пеніса павінен залежаць ад астрыні канкурэнцыі паміж самцамі ў той групе, якая склалася перад пачаткам сезона гнездавання.

Гэтую гіпотэзу правяралі на двух відах качак з рознымі рэпрадуктыўнымі паводзінамі. Амерыканскі нырок-плёсаўка (Aythya affinis) у перыяд размнажэння ўтварае пастаянныя пары, узровень гвалту ў іх невысокі, а пеніс параўнальна невялікі – 4-5 см пры масе цела 700-800 г. Амерыканская саўка (Oxyura jamaicensis) аб’ядоўваецца ў пары на непрацяглы час, самцы вельмі агрэсіўныя, даўжыня пеніса ў самцоў каля 20 см, хаця самі качкі невялікія, масай 400-550 г.

На працягу двух гадоў самцоў, якія толькі пачыналі ўступаць у рэпрадуктыўны ўзрост, трымалі ў групах дзе на 5 самак прыходзіліся 7-8 самцоў. Качкі з кантрольных груп жылі ў парах. Тэарэтычна даследчыкі чакалі, што фенатыпічная пластычнасць павінна прывесці да таго, што даўжыня пеніса ў самцоў, якія вымушаныя больш канкурыраваць за самку, павінна быць большай у параўнанні з самцамі, якія жылі ў пары з самкай.

У амерыканскіх ныркоў-плёсавак так і атрымалася (гл. дыяграму). Пеніс у самцоў у групах аказаўся значна даўжэйшым чым у птушак, якіх трымалі ў пастаянных парах. Асабліва заўважнай розніца ў памерах была на другі год. Як і чакалася, памер пеніса залежаў не ад памераў цела самцоў, а ад сацыяльнага асяроддзя.

Аднак у амерыканскіх савак усё атрымалася больш складана. У першы год для рэпрадукцыі “саспелі” толькі 7 самых буйных качароў: чацьвёра з 10, якія жылі ў парах і трое з 16 якія жылі ў групах. У звычайныя для віда тэрміны ў іх была шлюбная афарбоўка і пенісы даўжынёй каля 18 см. Іншыя самцы абмежаваліся толькі 0,5 см намёкам на рэпрадуктыўны ворган.

На другі год пеніс стаў дастаткова доўгім для размнажэння ва ўсіх самцоў, аднак даўжэйшым быў у тых, якія жылі толькі ў парах з самкамі. У качароў з груп назіралася яўная іерархія: два самых буйных самца былі ў шлюбным уборы і гатовыя да размнажэння з вясны і да канца лета. Пяць качароў меншых памераў станавіліся гатовымі размнажацца асінхронна, і гэтая іх гатоўнасць працягвалася ўсяго 5 тыдняў.

Па меркаванні Брэнан, асінхроннае паспяванне драбнейшых самцоў – адаптыўная рэакцыя на стрэс. Большыя качары, якія дасягнулі полавай спеласці першымі, запужваюць драбнейшых і сінтэз стрэсавых гармонаў перашкаджае ўтварэнню андрагенаў. А менавіта яны кантралююць рост пеніса і ўтварэнне шлюбнай афарбоўкі. У качароў з’яўляюцца белыя шчокі і чорная шапачка, бурае пер’е становіцца ярка-каштанавым, а шэрая дзюба становіцца светла-блакітнай (гл. верхняе фота).

Птушкі навокал бачаць, што качар гатовы да размнажэння. Самкі пачынаюць цікавіцца, а іншыя самцы стараюцца звярнуць больш увагі на сябе і агрэсіўныя ў адносінах да такіх птушак. Дробныя самцы скарачаюць час непасрэднага фізічнага кантакта з большымі супернікамі, бо доўгага супрацьстаяння ім не вытрымаць. Таму асінхроннае паспяванне дапамагае дробным качарам пазбягаць канкурэнцыі хаця б аднаго з адным і таксама служыць доказам фенатыпічнай пластычнасці. Толькі праяўляецца яна не так, як у самцоў амерыканскага нырка-плёсаўкі.

Такім чынам, карціна коэвалюцыі рэпрадуктыўных органаў самцоў і самак праяснілася. Аднак геніталіі самак таксама маюць сезонную пластычнасць. Магчыма, яны, як і пеніс у самцоў, рэагуюць на змены сацыяльнага атачэння. Аднак высветліць гэта, не ахвяруючы самкамі пад час сезону размнажэння, немагчыма. Тым не менш навукоўцы маюць планы вярнуцца да гэтага.