Ролята на звуците в живота на насекомите

Всеки знае, че много насекоми могат да издават звуци: някои бръмчат, други скърцат, свирят и дори пеят... На Изток преди много стотици години определени видове цикади са били държани в специални килии, за да радват ушите на богатите благородници с песните си. Сред тези насекоми бяха истински виртуози, демонстриращи разнообразие от обем, тембър и репертоар. Разглезените придворни певци бяха високо оценени. Смяташе се за специално изтънченост да се подари на някого клетка с членестоноги "славей". Такъв подарък беше достоен за императора.

Но ние с вас сме по-запознати със свободните "барди" на природата - скакалци, цикади, земни пчели, пчели... Трудно е дори да си представим лятна поляна или горска поляна без песните на тези насекоми. Те вдъхновяват много поети, художници и дори композитори. Но по някаква причина дълго време не можеха да вдъхновят учените. Едва през 20 век. биолозите започнаха да се интересуват сериозно от това как и защо насекомите издават звуци. В началото на века животът на пеещите насекоми е изследван от ентомолога Ж.А. Фабър. Той установил, че представителите на разреда на правокрилите - скакалци и мечки - "говорят" с помощта на стридулаторен апарат. На едното крило на насекомото има гладко и здраво (като кожа на барабан) устройство, заобиколено от твърди вени, на другото крило има силна вена с прорези. Разтривайки крилата си, насекомите издават звуци. Защо не цигулка с лък? Други правокрили - скакалци (например, кобилки) - трябва да търкат краката си, тъй като там се намира стридулаторният им апарат. Такова устройство ви позволява да контролирате не само силата на звука, но и да променяте неговия тембър и честота. Фабр вярвал, че скакалците и скакалците имат по няколко десетки различни песни. А Фабр смяташе щурците и тромпетите за едни от най-добрите „музиканти“ в животинския свят – в репертоара им според някои изследователи има почти 500 различни песни.

Няколко години след откритията на Фабре, унгарският учен Реген продължава да изучава ролята на песните в живота на скакалците. Известно е, че в по-голямата част от видовете на тези насекоми женските са безгласни, само мъжките "пеят". В експеримента на Реген женските скакалци пренебрегнаха диво пеещите кавалери, които, като видяха женските, извадиха руладите си под прозрачна, но звукоизолирана шапка. Женските видяха певците, но не ги чуха и затова останаха безразлични към тях. Въпреки това, когато насекомите бяха поставени в различни стаи и „серенадите“ на мъжките започнаха да се излъчват на женските, те се раздразниха забележимо. Любовната песен беше чута и получи подобаващ отговор.

Ако ортоптерите се наричат ​​насекоми цигулари, тогава цикадите (представители на разред хомоптери) могат да се считат за барабанисти. Техният музикален инструмент се състои от три мембрани, разположени в голяма камера на гърдите на насекомото. Мускулът е прикрепен към една мембрана, която (до 20 000 пъти в секунда!) огъва тази мембрана и я бие върху други. Сложно подредените резонатори усилват многократно звука. "Пенето" на някои видове цикади е близко до рева на парен локомотив по сила на звука.

В допълнение към скакалците и цикадите, има повече от 10 000 вида „говорещи“ насекоми и те водят „разговора“ си по изключително разнообразни начини. Някои пукат със ставите на краката, бръмбарите скърцат с сегменти на корема, гладки буболечки щракат с лапи по хоботчето, пеперудите издават звуци, удряйки се с ръба на крилото в гърдите, бръмбарите щракват върху ставите на глава и гърди. Много насекоми са в състояние да "говорят" с крилата си, като ги вибрират на различни честоти. Пеперуда лястовица (Papilio machaon) прави 5-6 удара в секунда, траур (Nymphalis antiopa) - 10. Ние сме в състояние да чуем тихия бръмчащ звук, който издават ястребовите молци по време на полет, чиито крила правят 45-50 удара в секунда. Летящите бръмбари също „звучат“: леденецът бръмчи, правейки 45-50 удара на крилете си в секунда, торният бръмбар (Geotrupes vernalis) - 85-90, а калинките в полет махат с крила до 100 пъти в секунда. Летящи водни кончета и конски кончета "звучат" благодарение на 100 удара в секунда, оси, в зависимост от вида, 110-250, пчели - от 190 до 350. Пчелите работят с крила още по-активно - до 450 удара в секунда, но заредени с мед, правят до 330 удара и бръмчат по-ниско. Комарите с право се считат за рекордьори за "пръскане на крила" - 500-600, а за някои - до 1000 клапа в секунда. При тази честота излъчваният звук става неприятен за ухото ни. Спомнете си как ни дразни нощният сърбеж на летящ комар.

Но какво е изненадващо, знаейки за толкова разнообразен репертоар, учените дълго време не можеха да определят как насекомите възприемат звуци и дали изобщо възприемат звуци. Имаше различни предположения, дори мислеха, че скакалците например чуват с цялото си тяло. И всичко това, защото никой от изследователите не можа да намери уши в насекомите. Но логиката подсказва, че ако има специални органи за възпроизвеждане на звуци, тогава трябва да има органи за тяхното възприемане.

Някои наблюдения показват, че насекомите реагират доста добре на звука. Интересен инцидент се случи през 1956 г. в дачата на американски учен. Приятна топла вечер професор К. Ренер беше домакин на гости.

Всичко беше много хубаво, хората седяха на верандата и се наслаждаваха на приятната компания, времето и хубавото вино. Над главите на тези седнали тихо пърхаха нощни пеперуди. Но тогава един от гостите случайно прокара мокър тапа върху тънка кристална чаша. Чу се много висок и писклив звук. И - о, чудо! - летящите красавици на нощта се сринаха заедно на пода, като млади дами, загубили съзнание. Гостите (а това бяха учени) скочиха и започнаха да търсят внезапно изчезнали пеперуди. И ги намери да лежат "припаднали" на пода. Постепенно „нервните“ насекоми дойдоха на себе си и започнаха да пълзят, а след това да летят, сякаш нищо не се е случило. Трикът с тапата се повтори и всички пеперуди отново бяха на пода. И така няколко пъти. Е, след това какви съмнения може да има, че насекомите са чули този звук, който буквално ги хвърля на земята?

През 1957г. Американският биолог Гаскел успя да намери "ушите" на скакалците. Кой би си помислил, че звукочувствителните органи на това насекомо са разположени на краката, или по-скоро, на пищялите на предните лапи и изглеждат като два тесни процепа?! Пеперудите имат не по-малко екстравагантни "уши": при дневните те са разположени в основата на предните крила, при нощните - между гърдите и корема. Да, и други насекоми, както се оказа, имат „уши“ на най-неочакваните места: на гърдите, на антените, на нишките на опашката и т.н.д. Като цяло, кой е много! Структурата на тези органи също се различава. Един от най-често срещаните са тъпанчевите "уши" (тимпан на гръцки означава тамбура или барабан). Те се състоят от кухина, покрита с тънък филм – чувствителна мембрана, от която се простират нервите, насочващи се към мозъка. Друг вид са "ушите", разположени в основата на антените. Това силно чувствително образувание се нарича орган на Джонстън. Неговите клетки улавят и най-малките колебания във въздуха и предават получената информация към мозъка. По принцип органите за възприемане на звука на насекомите, в сравнение с тези на някои други видове животни, са много примитивни. Това означава ли, че скакалците, пеперудите, цикадите и други видове са с увреден слух? В никакъв случай. Учените са установили, че чувствителността на слуха на насекомите е просто неправдоподобна. И така, един скакалец, припичащ се в слънчевите лъчи някъде в предградията, е в състояние да възприеме шума от земетресението в Япония. Като този!

Звукът, както знаете, има няколко характеристики. Силата му обикновено се изразява в децибели, а честотата (броят на звуковите вълни или трептения за единица време) се изразява в херци. Един херц (1 Hz) е едно трептене в секунда, 10 Hz е 10 трептения и т.н.д. Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок (по-тънък) е звукът и обратно. Звук с честота над 20 000 Hz (20 kHz) се нарича ултразвук, под 20 Hz - инфразвук. Вие и аз сме в състояние да възприемаме звук в този конкретен диапазон, от 20 Hz до 20 kHz. Но за насекомите това не е границата. И така, няколко вида скакалци чуват ултразвук с честота 70 kHz, а нощните пеперуди улавят вибрации над 200 kHz, което е 12 пъти по-голямо от човешкия слух.

При насекомите чуват не само възрастните. Експериментите на британските учени Л. Кох и Д. Хъксли с гъсеници от пеперуди и молци показа, че възприемат звуци, а някои реагират доста странно. Звукът на музика, изненадващо, предизвика агресивна реакция у гъсениците. При първите удари те замръзнаха от страх, след което се опитаха да избягат. Ако звуците не спряха, гъсениците заеха заплашителна стойка. Е, какво да се прави, те не обичат музика!

Биолозите дълго време си бъркат в мозъка, опитвайки се да разберат какво чуват тези меки и немузикални създания. Оказа се, че те възприемат звуци с множество косми, покриващи тялото им. Мечешките гъсеници са получили името си заради дебелата си козина, но гъсениците на молци имат тънки и прозрачни косми, почти невидими с просто око.

И какво е значението в живота на насекомите на звуците, издавани от самите тях? При скакалците "пеенето" играе много важна роля в размножаването. Мъжки, които самоотвержено се излюпват рулади, се чува от много женски от неговия вид. Обаче само неоплодените се втурват да го срещнат. Така звукът улеснява самотните дами да търсят свободен джентълмен. „Песните“ имат подобно значение в живота на комарите. Почти всички мъжки скърцат по същия начин. Но жените са такива забавници! Те не само скърцат съвсем различно от мъжете. Оплодените женски "звучат" по различен начин от неоплодените, възрастните - не като младите или много възрастните. Всичко това значително улеснява живота на мъжките комари, които обикновено търсят неоплодени не твърде млади и не твърде стари комари. „Пенето“ на красиви дами се възприема от кавалери на комари с антени. И колкото по-пухкави са мустаците, толкова по-добър е слухът. Най-пухкавите мустаци на мъжките комари стават само на определена възраст. И е твърде рано за голобради или по-скоро непернати младежи да търсят партньори. Женските комари изобщо не се нуждаят от мустаци, тъй като не търсят партньори - те самите ще летят.

Друга интересна особеност на великолепните мустаци на кавалерите от комари е, че не могат да се използват за възприемане на други звуци. Подобно на радио, те са настроени само на една честота – тази, излъчвана от крилата на женска в желаното състояние.

Интересно е, че заключението, че мъжките комари търсят приятелки с помощта на слуха, не е първото, дошло при биолог, а при американски инженер Х. Максим, който влезе в историята като изобретателят на станковата картечница. Докато монтираше верига от електрически светлини, той забеляза, че около трансформаторите се движат рояк мъжки цируси комари. Максим се опита да публикува своите наблюдения, но беше осмиван...

По този начин звукът помага на насекомите да се намерят по време на брачния сезон, но това не е единствената им роля. Звуковите насекоми предупреждават съперниците да стоят настрана. Освен това звукът може да се използва за сигнализиране на непосредствена опасност. Спомнете си "припадналите" пеперуди в дачата на американски учен. Факт е, че молците чуват прилепите. Тези опасни ловци използват ултразвук, за да намерят храна. И така, пеперудите, след като го хванат, се измъкват възможно най-добре: някои „губят съзнание“ и падат, други рязко променят пътя си на полета. А женските кръвосмучещи комари се нуждаят от скърцане не само за привличане на мъже-вегетарианци - това може да служи и като предупреждение за опасност. Когато един от комарите бяга, той издава по-пронизващ звук, а останалите, като го чуят, реагират съответно.

Мимикрията не е необичайна при насекомите - явление, когато напълно безобидни видове се маскират като отровни, жилещи. При пчелите и осите тази имитация отиде още по-далеч: те копират не само външния вид и цвета, но и звука, издаван от пчелите и осите при летене. И така, летяща оса прави 150 удара в секунда, а мухите, които я имитират, са почти същите - 145-147. Тези звуци изглеждат еднакви за птиците и бозайниците, но самите насекоми ясно ги различават. А мухата никога няма да обърка оса с нейния роднина и обратно. Това е много удобно: те разпознават своите хора и се страхуват от непознати.

Звукът е особено важен за социалните насекоми, чиито колонии живеят и функционират като единен хармоничен организъм. За да поддържат нормалното функциониране на такава сложна структура, термити, пчели, мравки и някои други видове имат различни начини: "езици" на миризми, жестове и, разбира се, звуци. Термитите например се предупреждават взаимно за предстояща опасност не само със специални вещества - феромони на страха, но и със специални звуци. Трудолюбивите пчели обикновено не се бият, но ако е необходимо да се защити къщата, те издават специален звук с крилата си, като в същото време разпространяват „миризмата на атака“ около себе си и се втурват в битка заедно. Звук за пчелите - и пропуск до кошера. Както вече знаете, една лека пчела прави около 400-450 замаха в секунда, а пренасянето на плячка в кошера - около 330. За нашето ухо тази разлика е почти незабележима, но за пчеларите, които пазят кошера, тя е много забележима. И тези строги пазачи никога няма да пуснат пчели, които се връщат празни в къщата. И още повече, те няма да позволят да проникнат мародерски пчели, които вместо да работят върху цветя, просто чакат възможността да откраднат нектар в къщата на някой друг. Не по-малко важен е звукът за предаването на информация от пчелите разузнавачи. По време на прочутите си танци те разказват на близките си къде и в какво количество има цветя, пълни с желания нектар. Зоолозите са открили, че тяхната история се състои не само от движения и миризми, но е придружена и от бръмчене с определена честота.

След като научиха за ролята на звука в живота на насекомите, учените започнаха да се опитват да използват това знание на практика. Например през 1948г., 70 години след наблюденията X. Максима, правени са опити за отблъскване на комарите или улавянето им със звуци с определена честота. Това се оказа не толкова лесно, тъй като тези насекоми могат да чуват звук само на много кратко разстояние. Но учените продължават да работят в тази посока. Звук успя да прогони гладните скакалци от нивите. Вече се продават апарати, чийто звук е предназначен да отблъсква комари. Рекламата, разбира се, рисува тяхната ефективност, но не всички потребители са съгласни с това. Всички тези разработки са само първите стъпки и предстои много работа, за да разберем за какво „говорят“ и „пеят“ насекомите.

Дмитриев Ю. Съседи на планетата. насекоми. - М.: Детска литература, 1977.
Живот на животните. - М.: Просвещение, 1984, t. 3.
Мариковски П. На младия ентомолог. - М.: Детска литература, 1978г.
Фабр П. насекоми. - М.: Свят, 1976.

г.Х. Тихонов, Асоциация на педагогическите публикации „Първи септември“ (www.1 септември.ru)