Тварини і звук

Світські бесіди, ділові розмови і серенади

Г.М. Тихонова

Усім відомо, що багато комахи можуть видавати звуки: одні дзижчать, інші риплять, свистять і навіть співають ... На Сході багато сотень років тому тримали в спеціальних клітинках деякі види цикад, щоб ті потішали слух багатих вельмож своїми піснями. Серед цих комах були справжні віртуози, демонструють різноманітні гучність, тембр і репертуар. Випещених придворних співаків дуже цінували. Вважалося особливим шиком піднести кому-небудь в дар клітинку з членистоногим "соловейком". Такий подарунок був гідний та імператора.

Але ми з вами більше знайомі з вільними "бардами" природи -- кониками, цикадами, джмелями, бджолами ... Важко навіть уявити собі річний луг або лісову галявину без пісень цих комах. Вони надихали багатьох поетів, художників і навіть композиторів. Але чомусь довгий час не могли надихнути вчених. Лише в XX ст. біологи почали всерйоз цікавитися тим, як і навіщо комахи видають звуки. На початку століття життя співаючих комах вивчав ентомолог Ж.А. Фабр. Він встановив, що представники загону прямокрилих - коники і капустянки - "розмовляють" за допомогою стрідуляціонного апарату. На одному крилі комахи є гладке і міцне (як шкіра на барабані), оточене твердими жилками пристосування, на іншому крилі - міцна жилка з зазубрінкамі. Потираючи крилами, комахи видають звуки. Ну чим не скрипочка з смичком? Іншим прямокрилих - саранчовим (кобилка, наприклад) - доводиться потирати ногами, тому що стрідуляціонний апарат у них розташований саме там. Подібне пристосування дозволяє управляти не тільки гучністю звуку, але і змінювати його тембр і частоту. Фабр вважав, що у коників і сарани є по кілька десятків різноманітних пісень. А одними з найкращих "музик" у світі тварин Фабр вважав цвіркунів і трубачіков - в їх репертуар, на думку деяких дослідників, мало не 500 розрізняються пісень.

Через кілька років після відкриттів Фабра угорський вчений Реген продовжив вивчення ролі пісень в житті коників. Відомо, що у переважної більшості видів цих комах самки безголосих, "співають" тільки самці. В експерименті Регена дами коників ігнорували несамовито співаючих кавалерів, які, бачачи самок, виводили свої рулади під прозорим, але звуконепроникній ковпаком. Самки бачили співаків, але не чули, тому й залишилися до них байдужі. Однак коли комах помістили в різні кімнати і самочка стали транслювати "серенади" самців, вони помітно захвилювалися. Любовна пісня була почута і отримала належний відгук.

Якщо прямокрилих називають комахами-скрипалями, то цикад (представників загону рівнокрилих) можна вважати барабанщиками. Їх музичний інструмент складається з трьох перетинок, розташованих у великій камері на грудях комахи. До однієї перетинки прикріплена м'яз, яка (до 20 000 разів в секунду!) згинає цю перетинку і б'є нею по іншим. Непросто влаштовані резонатори багаторазово підсилюють звук. "Спів" деяких видів цикад за силою звуку наближається до реву паровоза.

Крім коників і цикад існує більше 10 000 видів "розмовляють" комах, і ведуть вони свої "бесіди" надзвичайно різноманітними способами. Одні потріскують зчленуваннями лапок, жуки-вусачі поскрипують сегментами черевця, клопи-Гладишев пощелківают лапками по хоботку, метелики видають звуки, бив себе ребром крила в груди, жуки-ковалики клацають зчленуваннями голови і грудей. Дуже багато комахи вміють "розмовляти" крилами, вібруючи ними з різною частотою. Метелик махаон (Papilio machaon) здійснює 5-6 змахів в секунду, Жалібниця (Nymphalis antiopa) - 10. Ми здатні чути низький гудящій звук, який видають у польоті метелик-Бражник, чиї крила роблять 45-50 помахів в секунду. "Звучать" й літаючі жуки: хрущ дзижчить, здійснюючи 45-50 помахів крилами в секунду, жук-гнойовик (Geotrupes vernalis) - 85-90, а сонечка в польоті змахують крилами до 100 разів на секунду. Літаючі бабки і гедзі "звучать" завдяки 100 помахом в секунду, оси, в залежності від виду, - 110-250, джмелі - від 190 до 350. Бджоли працюють крилами ще активніше - до 450 помахів в секунду, але навантажившись медом, роблять до 330 змахів і гудуть нижче. Рекордсменами по "скороговоренію крилами" по праву вважають комарів - 500-600, а у деяких - до 1000 помахів в секунду. При такій частоті видається звук стає неприємним для нашого вуха. Згадайте, як нас дратує нічний свербіння літаючого комара.

Але що дивно, знаючи про такий різноманітному репертуарі, учені довгий час не могли визначити, як комахи сприймають звуки, та й чи сприймають взагалі. Були різні припущення, думали навіть, що коники, наприклад, чують всім тілом. І все це тому, що ніхто з дослідників не міг знайти у комах вух. Але логіка підказувала, що якщо є спеціальні органи для відтворення звуків, то повинні бути і органи для їх сприйняття.

Деякі спостереження показують, що комахи досить добре реагують на звук. Цікавий випадок стався в 1956 р. на дачі в одного американського вченого. Приємним теплим вечором професор К. Ренер приймав у себе гостей. Все було дуже мило, люди сиділи на веранді, насолоджуючись приємною компанією, погодою і вишуканим вином. А на головах тих, хто сидить м'яко пурхали нічні метелики. Але тут хтось з гостей випадково провів вологою пробкою по тонкому кришталевого келиха. Виник дуже високий і пронизливий звук. І - о диво! - Літаючі нічні красуні дружно впали на підлогу, як втратили свідомість панночки. Гості (а це були вчені) зірвалися і почали розшукувати раптово зниклих метеликів. І знайшли їх лежать "в непритомності" на підлозі. Поступово "легкодухі" комахи прийшли в себе і почали повзати, а потім і літати, як ні в чому не бувало. Фокус з пробкою повторили, і всі метелики знову опинилися на підлозі. І так кілька разів. Ну які після цього могли бути сумніву в тому, що комахи чули цей звук, який у буквальному сенсі слова кинув їх на землю?

В 1957 американському біологу Гескеллу вдалося знайти "вуха" коників. Хто б міг подумати, що звукочувствітельние органів цієї комахи розташовані на ногах, точніше, на гомілках передніх лапок і мають вигляд двох вузьких щілин?! Не менш екстравагантні "вуха" і у метеликів: у денних вони розташовані в підставі передніх крил, у нічних - між грудьми і черевцем. Та й інші комахи, як виявилося, мають "вуха" в самих несподіваних місцях: на грудях, на вусиках, на хвостових нитках і т.д. Загалом, хто на що здатний! Різниться і пристрій цих органів. Одні з самих поширених - тімпанальние "вуха" (бубон в перекладі з грецького - Бубон або барабан). Вони складаються з порожнини, закритої тонкою плівкою -- чутливою мембраною, від якої відходять прямують у мозок нерви. Інший тип - це "вуха", що знаходяться в основі вусиків-антен. Це високочутливі освіта носить назву Джонстоном орган. Його клітини вловлюють найменші коливання повітря і передають у мозок отриману інформацію. У принципі звуковоспрінімающіе органи комах в порівнянні з такими у деяких інших типів тварин влаштовані досить примітивно. Чи означає це, що коники, метелики, цикади та інші види погано чують? Аж ніяк. Вчені встановили, що чутливість слуху комах просто неправдоподібна. Так, коник, ніжаться в променях сонця десь на території Підмосков'я, здатний сприйняти шум від поштовхів землетрусу в Японії. Ось так!

У звуку, як відомо, кілька характеристик. Його силу прийнято виражати в децибелах, а частоту (кількість звукових хвиль, або коливань, в одиницю часу) - в герцах. Один герц (1 Гц) - це одне коливання в секунду, 10 Гц -- 10 коливань і т.д. Чим більше частота, тим вище (тонше) звук і навпаки. Звук, що має частоту вище 20 000 Гц (20 кГц), прийнято називати ультразвуком, нижче 20 Гц - інфразвуком. Ми з вами здатні сприймати звук саме в цьому діапазоні, від 20 Гц до 20 кГц. Але для комах це не межа. Так, кілька видів коників чують ультразвуки з частотою 70 кГц, а нічні метелики вловлюють коливання понад 200 кГц, що в 12 разів перевищує можливості слуху людини.

У комах чують не тільки дорослі особи. Досліди англійських вчених Л. Коха і Д. Хакслі з гусеницями метеликів ведмедиць і п'ядунів показали, що вони сприймають звуки, причому на деякі реагують досить дивно. Звуки музики, як це не дивно, викликали у гусениць агресивну реакцію. При першому тактах вони злякано завмирали, потім намагалися втекти. Якщо звуки не припинялася, гусениці вставали в позу загрози. Ну що поробиш, не люблять вони музику!

Біологи довго ламав голову, намагаючись зрозуміти, чим же чують ці м'якотілі і немузичні створення. Виявилося, що вони сприймають звуки численними волосками, які покривають їх тіло. Гусениці ведмедиць і назву свою отримали за густе хутро, а ось у гусениць п'ядунів волоски тонкі і прозорі, практично невидимі неозброєним оком.

А яке ж значення в житті комах звуків, що видаються ними самими? У коників "спів" грає дуже важливу роль у продовженні роду. Самця, самозабутньо виводить рулади, чують багато самки його виду. Однак на побачення до нього поспішають тільки незапліднених. Таким чином, звук дуже полегшує одиноким дамам пошуки вакантного кавалера. Подібне значення мають "пісні" в житті комарів. Майже всі самці пищать однаково. А от самки - Такі витівниця! Мало того, що вони пищать зовсім не так, як самці. Запліднені самки "звучать" інакше, ніж незапліднених, дорослі - Не так, як юні або дуже старі. Все це здорово полегшує життя комариний самців, які зазвичай прагнуть до незапліднених не надто юним і не дуже старим комаріхам. "Спів" прекрасних дам комарині кавалери сприймають вусиками-антенами. Причому чим пухнасті вуса, тим краще слух. Найбільш пухнастими вуса комарів-самців стають тільки в певному віці. А безвусим, вірніше, неперістоусим юнакам розшукувати партнерок ще зарано. Самкам ж комарів вуса взагалі не потрібні, оскільки вони партнерів не розшукують - самі прилетять.

Ще одна цікава особливість розкішних вусів комариних кавалерів - вони не можуть бути використані для сприйняття інших звуків. Подібно до радіоприймача, вони налаштовані тільки на одну частоту - ту, яку видають крила самки, що знаходиться в потрібному стані.

Цікаво, що до висновку про те, що комарині самці розшукують подруг за допомогою слуху, першим прийшов не біолог, а американський інженер Х. Максим, який увійшов в історію як винахідник станкового кулемета. Встановлюючи ланцюг електричних ліхтарів, він звернув увагу, що навколо трансформаторів товчеться рій перістоусих комарів-самців. Свої спостереження Максим намагався опублікувати, але був осміяний ...

Таким чином, звук допомагає відшукати комах один одного в шлюбний період, але це не єдина його роль. Звуком комахи попереджають суперників, щоб ті трималися подалі. Крім того, звуком можна подавати сигнали про небезпеку. Згадайте "непритомні" метеликів на дачі в американського вченого. Справа в тому, що нічні метелики здатні чути летючих мишей. Ці небезпечні мисливці, шукаючи їжу, використовують ультразвук. Так ось, метелики, вловивши його, рятуються хто як може: одні "втрачають свідомість" і падають вниз, інші різко змінюють траєкторію польоту. І комариний самкам-кровососам писк потрібен не тільки для залучення самців-вегетаріанців - він ще може служити і попередженням про небезпеку. Коли яка-небудь з комарах рятується втечею, вона видає більше пронизливий звук, і інші, почувши його, реагують відповідним чином.

У комах нерідка мімікрія - явище, коли цілком нешкідливі види маскуються під отруйних, жалять. У мух-пчеловідок і осовідок ця імітація зайшла ще далі: вони копіюють не тільки зовнішній вигляд і забарвлення, але й звук, що видається бджолами і осами при польоті. Так, літаюча оса робить 150 помахів в секунду, і наслідують їй мухи майже настільки ж - 145-147. Птахів і ссавців ці звуки здаються однаковими, а ось самі комахи їх чітко розрізняють. І ніколи муха не сплутає здійсню зі своєю родичкою і навпаки. Це дуже зручно: і свої дізнаються, і чужі бояться.

Особливо важливий звук для суспільних комах, чиї колонії живуть і функціонують як єдиний злагоджений організм. Для підтримки нормальної роботи такої складної структури у термітів, бджіл, мурах і деяких інших видів існують різні способи: "мови" запахів, жестів і, звичайно, звуків. Терміти, наприклад, попереджають один одного про небезпеку, що насувається не тільки спеціальними речовинами - феромонами страху, а й особливими звуками. Трудяги-бджоли зазвичай не воюють, але якщо треба захистити будинок, вони видають крилами особливий звук, одночасно поширюючи навколо себе "запах атаки", і дружно кидаються в бій. Звук для бджіл - і пропуск у вулик. Як ви вже знаєте, без нічого бджола робить близько 400-450 помахів в секунду, а несуча видобуток у вулик - близько 330. Для нашого вуха ця різниця майже невловима, а от для бджолиних сторожів, які охороняють вулик, вона дуже помітна. І ці суворі охоронці ні за що не пропустять в будинок бджіл, що повернулися порожняком. І вже тим більше не дозволять проникнути бджолам-мародерів, які замість того щоб працювати над квітами, тільки й чекають можливості вкрасти нектар у чужій хаті. Не менш важливий звук і для передачі інформації бджолами-розвідниками. Під час своїх знаменитих танців вони повідомляють родичам, де і в якій кількості перебувають квіти, повні бажаного нектару. Зоологи встановили, що їх розповідь складається не тільки з рухів і запахів, але і супроводжується гудінням певної частоти.

Дізнавшись про роль звуку в життя комах, вчені почали намагатися використовувати ці знання на практиці. Наприклад, в 1948 р., через 70 років після спостережень Х. Максима, були зроблені спроби відлякувати комарів або заманювати їх в пастку за допомогою звуків певної частоти. Це виявилося не так-то просто, так як ці комахи можуть чути звук тільки на дуже невеликій відстані. Але вчені продовжують працювати в цьому напрямку. Звуком вдавалося відганяти від полів голодну сарану. Апарати, звук яких покликаний відлякувати комарів, зараз з'явилися в продажу. Реклама, зрозуміло, розписує їх ефективність, але далеко не всі споживачі погоджуються з цим. Всі ці розробки - тільки перші кроки, і дуже велика робота по з'ясуванню того, про що "говорять" і "співають" комахи, ще попереду.

Список літератури

Дмитрієв Ю. Сусіди по планеті. Комахи. - М.: Дитяча література, 1977.

Життя тварин. - М.: Просвещение, 1984, т. 3.

Маріковскій П. Юному ентомолог. - М.: Дитяча література, 1978.

Фабр П. Комахи. - М.: Світ, 1976.