Torquigener albomaculosus

На дні океану хтось малює майже ідеальні кола.

Не дряпає одну лінію на піску і не залишає випадковий слід. Тут виникає споруда приблизно два метри в діаметрі: десятки радіальних гребенів і канавок, складний центр, повторюваний ритм і майже нав’язлива симетрія. Згори вона нагадує мандалу, велетенську сніжинку або знак, залишений кимось, хто добре знає геометрію.

Довгий час саме так усе й виглядало — як загадка без автора. Дайвери біля японського острова Амамі-Осіма помічали ці «таємничі кола» ще з 1995 року, але не знали, що їх створює. Лише у 2011 році вдалося безпосередньо побачити будівничого. [1]

Ним виявився самець маленької риби-фугу.

Featured Image: фото タウナギ / Wikimedia Commons. Джерело. Ліцензія CC0 1.0.

Художник завдовжки з долоню

Білоплямиста фугу Torquigener albomaculosus — невеликий представник родини іглобрюхових. Дорослий самець, який будує коло, має приблизно 10–12 сантиметрів завдовжки. Сам вид науково описали лише у 2014 році за зразками, зібраними біля південного узбережжя Амамі-Осіма на глибинах 15 і 18 метрів. [2]

І це вже перша дивина: споруда, яку створює риба, приблизно у двадцять разів більша за її власне тіло.

Якби людина заввишки 1,8 метра працювала в такому самому масштабі, її «малюнок» мав би діаметр близько 36 метрів. І все це — без лінійки, циркуля, мотузки, креслення, погляду з повітря та можливості відступити на десятки метрів і перевірити, чи симетрично виходить.

Як народжується коло

Самець працює не ротом і не якимось спеціальним «інструментом». Його інструменти — власне тіло та плавці.

На ранній стадії він рухається по піщаному дну й риє канавки, переважно прямуючи від зовнішньої частини майбутнього кола до середини. Поступово виникають радіально розташовані піки й долини. У центрі риба перемішує пісок і формує окрему зону. Потім рельєф стає виразнішим: канавки поглиблюються, гребені піднімаються, а центральна частина ускладнюється. [3]

Перед нерестом самець додає фінальні деталі. Дослідники спостерігали, як він переносить уламки мушель і коралів та розміщує їх на гребенях. У центрі з дрібного піску формується нерегулярний візерунок.

На завершення одного кола потрібно приблизно 7–9 днів. У досліджених спорудах нараховували 24–32 пари радіальних піків і долин. Зовнішній радіус становив приблизно 79–105 сантиметрів, тобто діаметр справді наближався до двох метрів. [1][3]

З боку це виглядає так, наче риба знає кінцевий результат ще до першого руху плавця.

Але чи знає?

Геометрія без креслення

У 2018 році дослідники спробували розібрати це будівництво на прості правила. Вони записували, де риба починає чергову канавку, у якому напрямку рухається і якою виходить її довжина. Потім ці правила перенесли в комп’ютерну модель.

І модель змогла відтворити характерну радіальну структуру. [4]

Це дуже важливий результат. Він показує, що складний малюнок не обов’язково потребує «креслення в голові». Геометрія може виникнути з повторення відносно простих локальних дій: починай у певному місці, рухайся в певному напрямку, реагуй на вже сформований рельєф — і повторюй знову та знову.

Але загадка нікуди не зникає. Вона лише відсувається на один рівень глибше.

Якщо риба не уявляє повного кола, звідки береться правильна послідовність дій? Як вона утримує центр? Як змінює поведінку в потрібний момент? Чому набір простих правил настільки надійно приводить до конструкції, яка здається нам спроєктованою?

Сказати «це інстинкт» — ще не означає пояснити механізм. Інстинкт тут радше назва загадки, ніж відповідь на неї.

Це не просто картина

Найцікавіше починається тоді, коли ми перестаємо дивитися на коло лише як на прикрасу.

Його рельєф працює.

Експерименти й подальше тривимірне моделювання показали, що радіальні долини змінюють рух води. Потік у частині канавок спрямовується до центра, а разом із ним туди переносяться дрібні частинки піску. У досліді 2013 року швидкість течії в центральній зоні була приблизно на 24% нижчою, ніж поза спорудою. [1]

Тобто перед нами не лише візерунок. Це конструкція, що сортує й переміщує матеріал за допомогою самої води.

У 2022 році дослідники побудували точні тривимірні моделі таких гнізд і знову показали характерну особливість: геометрія структури спрямовує воду й дрібний пісок до центральної області. Автори навіть звернули увагу на можливий біоміметичний інтерес — тобто на те, що принципи, знайдені в цій риб’ячій споруді, можуть бути цікавими для інженерії. [5]

Для кого будується мандала

Наукова відповідь достатньо конкретна: коло пов’язане з розмноженням.

Самиці приходять до завершених споруд. У дослідженнях вони відвідували гнізда саме на фінальному етапі будівництва. Якщо відбувається нерест, пара відкладає й запліднює ікру в центральній зоні. Один самець може спаровуватися з кількома самицями, а після нересту залишається біля гнізда й доглядає за ікрою до вилуплення молоді. [1]

Отже, величезне коло виконує одразу кілька ролей. Воно є шлюбною демонстрацією. Воно створює місце для нересту. Воно збирає дрібний пісок. Воно змінює локальний рух води. А після появи ікри центр перетворюється на ділянку батьківської опіки.

А що саме оцінює самиця?

Ось тут усе вже не так просто. Дослідження підтверджують значення самої споруди та дрібного піску для вибору партнера, але зводити вибір до одного параметра — наприклад, «чим симетричніше, тим краще» — було б занадто сміливо. Для читача це ще одна корисна межа між красивою версією і тим, що справді встановила наука.

Найдивніше: він не ремонтує старе

Після нересту самець залишається доглядати за ікрою, а геометрична споруда поступово руйнується течіями. Коли мальки вилуплюються, він залишає це місце.

Можна було б очікувати, що наступного разу риба повернеться й полагодить старе коло. Адже це величезна праця.

Але спостереження показали протилежне: самці не використовують старе гніздо повторно. Для нового репродуктивного циклу вони починають будувати іншу споруду в іншому місці. [1]

Одне з логічних пояснень — виснаження запасу потрібного дрібного піску. Під час першого циклу канавки вже зібрали значну його частину до центра, а після нересту течія поступово розсіює матеріал і згладжує рельєф.

Сім-дев’ять днів роботи.
Два метри геометрії.
Потім усе зникає.
І починається знову.

Чи бачить риба власний шедевр?

Людині майже неможливо не приписати цьому поведінкові задум.

Ми бачимо фотографію згори — і відразу впізнаємо композицію: центр, ритм, промені, симетрію. Нам здається, що автор мусив бачити те саме.

Але риба працює всередині споруди, близько до дна. Вона не зависає високо над колом, як дрон, щоб оцінити всю мандалу одним поглядом. І це робить результат ще дивовижнішим.

Можливо, в її нервовій системі взагалі немає образу «великого кола». Можливо, є лише наступна дія: сюди плисти, тут копати, тут зупинитися, тут повернути.

Тоді виникає одна з найцікавіших загадок поведінки тварин: як багато складності може народитися без усвідомлення кінцевої форми?

І де проходить межа між програмою, навчанням, відчуттям простору та тим, що ми звикли називати задумом?

FAUNIGMA: сигнал, якого ми не вміємо прочитати?

А тепер — кілька секунд дозволеної фантазії.

Подивімося на коло не як біологи.

Чіткий центр. Радіальна симетрія. Повторювані елементи. Структура, яка особливо вражає саме тоді, коли її бачиш згори.

І виникає зовсім ненаукове запитання:

А для кого вона така красива згори?

Координати? Маяк? Повідомлення?

Можливо, десь дуже далеко хтось уже навчився розрізняти ці маленькі знаки на дні земного океану. Можливо, кожне нове коло — коротке повторення одного й того самого сигналу: «Я тут».

Звичайно, жодних наукових доказів такого сценарію немає. Відомі функції споруди прекрасно пояснюються біологією розмноження, властивостями піску та рухом води.

І все-таки знати функцію — ще не означає знати абсолютно все.

Тому залишимо маленьку шпарину для уяви.

Бо якщо одного дня звідкись із темряви космосу надійде відповідь, найкумеднішим може виявитися те, що перший контакт розпочали не люди.

А десятисантиметрова риба на дні океану.

FAUNIGMA-загадка

Ми вже досить добре знаємо, як самець рухає пісок. Знаємо приблизний час будівництва. Бачимо, як працює вода. Знаємо, що коло бере участь у виборі партнера й нересті.

Але найцікавіше питання залишається відкритим у ширшому сенсі:

Як маленька нервова система, що ніколи не вчила геометрію, породжує поведінку, результат якої ми впізнаємо як геометричний проєкт?

Можливо, відповідь колись буде повністю розкладена на нейрони, сенсорні сигнали й прості правила руху.

А можливо, тоді з’явиться наступне запитання.

Саме заради нього й існує FAUNIGMA.

Джерела й подальше читання

1. Kawase H., Okata Y., Ito K. Role of Huge Geometric Circular Structures in the Reproduction of a Marine Pufferfish. Scientific Reports 3, 2106 (2013). DOI.
2. Matsuura K. A new pufferfish of the genus Torquigener that builds “mystery circles” on sandy bottoms in the Ryukyu Islands, Japan. Ichthyological Research 62, 207–212. DOI.
3. Kawase H. et al. Discovery of an Earliest-Stage “Mystery Circle” and Development of the Structure Constructed by Pufferfish, Torquigener albomaculosus. Fishes 2(3), 14 (2017). DOI.
4. Mizuuchi R. et al. Simple rules for construction of a geometric nest structure by pufferfish. Scientific Reports 8, 12366 (2018). DOI.
5. Kawase H., Kitajima Y., Iwai D. 3D model of the geometric nest structure, the “mystery circle,” constructed by pufferfish. Scientific Data 9, 368 (2022). DOI.