Uloga zvukova u životu insekata

Svi znaju da mnogi insekti mogu ispuštati zvukove: neki zuje, drugi škripe, zvižde, pa čak i pjevaju... Na Istoku su se prije mnogo stotina godina određene vrste cikada čuvale u posebnim ćelijama kako bi svojim pjesmama oduševile uši bogatih plemića. Među tim kukcima bili su pravi virtuozi, koji su demonstrirali raznovrsnost volumena, boje i repertoara. Razmaženi dvorski pjevači bili su jako cijenjeni. Posebnom se profinjenošću smatralo pokloniti nekome ćeliju sa člankonošcem "slavujem". Takav je dar bio dostojan cara.

Ali vama i meni više su poznati slobodni "bardovi" prirode - skakavci, cikade, bumbari, pčele... Teško je zamisliti ljetnu livadu ili šumski proplanak bez pjesme ovih kukaca. Inspirirali su mnoge pjesnike, umjetnike, pa čak i skladatelje. Ali iz nekog razloga, dugo vremena nisu mogli nadahnuti znanstvenike. Tek u 20. stoljeću. biolozi su se počeli ozbiljno zanimati za to kako i zašto kukci ispuštaju zvukove. Početkom stoljeća život pjevajućih insekata proučavao je entomolog Zh.A. Fabre. Utvrdio je da predstavnici reda pravokrilih - skakavci i medvjedi - "razgovaraju" uz pomoć stridulatornog aparata. Na jednom krilu kukca nalazi se glatka i jaka (kao koža na bubnju) sprava okružena tvrdim žilama, na drugom krilu je jaka žila s zarezima. Trljajući svoja krila, kukci ispuštaju zvukove. Zašto ne violina s gudalom? Ostali pravokrilci - skakavci (na primjer, žbunje) - moraju trljati stopala, jer im se tu nalazi stridulatorni aparat. Takav uređaj omogućuje vam kontrolu ne samo glasnoće zvuka, već i promjenu njegove boje i frekvencije. Fabre je vjerovao da skakavci i skakavci imaju nekoliko desetaka različitih pjesama. A Fabre je cvrčke i trubače smatrao jednim od najboljih "glazbenika" u životinjskom svijetu - na njihovom repertoaru, prema nekim istraživačima, ima gotovo 500 različitih pjesama.

Nekoliko godina nakon Fabreovih otkrića, mađarski znanstvenik Regen nastavio je proučavati ulogu pjesama u životu skakavaca. Poznato je da su u velikoj većini vrsta ovih insekata ženke bezglasne, samo mužjaci "pjevaju". U Regenovom eksperimentu, ženke skakavaca ignorirale su divlje pjevajuće kavalire, koji su, ugledavši ženke, iznijeli svoje rolade ispod prozirne, ali zvučno izolirane kape. Ženke su vidjele pjevače, ali ih nisu čule, pa su prema njima ostale ravnodušne. Međutim, kada su kukci smješteni u različite prostorije, a "serenade" mužjaka počele su se emitirati ženkama, one su se primjetno uznemirile. Ljubavna pjesma se čula i dobila odgovarajući odgovor.

Ako se pravokrilci nazivaju kukcima violinistima, onda se cikade (predstavnici reda homoptera) mogu smatrati bubnjarima. Njihov se glazbeni instrument sastoji od tri membrane smještene u velikoj komori na prsima kukca. Mišić je pričvršćen za jednu membranu, koja (do 20 000 puta u sekundi!) savija ovu opnu i tuče je o druge. Zamršeno raspoređeni rezonatori višestruko pojačavaju zvuk. "Pjevanje" nekih vrsta cvrčaka po zvučnoj je snazi ​​blisko huku parne lokomotive.

Osim skakavaca i cvrčaka, postoji više od 10.000 vrsta kukaca koji "govore", a oni svoj "razgovor" vode na iznimno raznolike načine. Neki pucketaju zglobovima nogu, mrene škripe segmentima trbuha, glatke bube škljocaju šapama po proboscisu, leptiri ispuštaju zvukove, udarajući se rubom krila u prsa, kukci klikću zglobove glavu i prsa. Mnogi kukci u stanju su "razgovarati" svojim krilima, vibrirajući ih na različitim frekvencijama. Leptir lastin rep (Papilio machaon) čini 5-6 udaraca u sekundi, žalosni (Nymphalis antiopa) - 10. U mogućnosti smo čuti tiho pjevušenje koje u letu ispuštaju jastrebovi moljci, čija krila čine 45-50 otkucaja u sekundi. Leteći kornjaši također "zvuče": kokoš zuji, čineći 45-50 otkucaja krila u sekundi, balegarica (Geotrupes vernalis) - 85-90, a bubamare u letu mašu krilima i do 100 puta u sekundi. Leteći vretenci i konji "zvuče" zahvaljujući 100 udaraca u sekundi, ose, ovisno o vrsti, 110-250, bumbari - od 190 do 350. Pčele rade s krilima još aktivnije - do 450 zaveslaja u sekundi, ali napunjene medom, čine do 330 poteza i zuju niže. Komarci se s pravom smatraju rekorderima za "lupanje krilima" - 500-600, a za neke - i do 1000 zakrilaca u sekundi. Na ovoj frekvenciji, emitirani zvuk postaje neugodan za naše uho. Sjetite se kako nas nervira noćni svrbež letećeg komarca.

Ali ono što je iznenađujuće, znajući za tako raznolik repertoar, znanstvenici dugo vremena nisu mogli utvrditi kako insekti percipiraju zvukove i percipiraju li zvukove uopće. Bilo je raznih pretpostavki, čak su mislili da skakavci, primjerice, čuju cijelim tijelom. I sve to zato što nitko od istraživača nije mogao pronaći uši kod insekata. Ali logika je sugerirala da ako postoje posebni organi za reprodukciju zvukova, onda moraju postojati i organi za njihovu percepciju.

Neka zapažanja pokazuju da insekti prilično dobro reagiraju na zvuk. Zanimljiv događaj dogodio se 1956. godine. na dači američkog znanstvenika. Ugodna topla večer profesore K. Rener je ugostio goste.

Sve je bilo jako lijepo, ljudi su sjedili na verandi, uživali u ugodnom društvu, vremenu i finom vinu. Iznad glava onih koji su sjedili tiho su lepršali noćni leptiri. No tada je jedan od gostiju slučajno prešao mokrim čepom preko tanke kristalne čaše. Čuo se vrlo visok i reski zvuk. I – o čudo! - leteće ljepote noći srušile su se zajedno na pod, kao mlade dame koje su izgubile svijest. Gosti (a to su bili znanstvenici) su skočili i počeli tražiti leptire koji su iznenada nestali. I zatekao ih kako leže "u nesvjestici" na podu. Postupno su "nervozni" insekti došli k sebi i počeli puzati, a zatim letjeti, kao da se ništa nije dogodilo. Trik s čepom se ponovio, a svi leptiri ponovno su bili na podu. I tako nekoliko puta. Pa, nakon toga, kakve bi sumnje mogle postojati da su kukci čuli ovaj zvuk, koji ih je doslovno bacio na tlo?

Godine 1957. Američki biolog Gaskell uspio je pronaći "uši" skakavaca. Tko bi rekao da se organi osjetljivi na zvuk ovog kukca nalaze na nogama, točnije, na potkoljenicama prednjih šapa i izgledaju kao dva uska proreza?! Leptiri nemaju manje ekstravagantne "uši": u dnevnim se nalaze u podnožju prednjih krila, u noćnim - između prsa i trbuha. Da, i drugi insekti, kako se ispostavilo, imaju "uši" na najneočekivanijim mjestima: na prsima, na antenama, na nitima repa itd.d. Općenito, tko je mnogo! Struktura ovih organa također se razlikuje. Jedna od najčešćih su "uši" bubnjića (timpan na grčkom znači tambura ili bubanj). Sastoje se od šupljine prekrivene tankim filmom – osjetljivom membranom iz koje se protežu živci koji idu prema mozgu. Druga vrsta su "uši" smještene u podnožju antena. Ova vrlo osjetljiva formacija naziva se Johnstonov organ. Njegove stanice prihvaćaju i najmanja kolebanja u zraku i prenose primljene informacije u mozak. U principu, organi kukaca koji percipiraju zvuk, u usporedbi s organima nekih drugih vrsta životinja, vrlo su primitivni. Znači li to da skakavci, leptiri, cikade i druge vrste slabo čuju? Ni pod koju cijenu, ni u kom slučaju. Znanstvenici su otkrili da je osjetljivost sluha insekata jednostavno nevjerojatna. Dakle, skakavac, sunčajući se na sunčevim zrakama negdje u predgrađu, može uočiti buku od potresa u Japanu. Kao ovo!

Zvuk, kao što znate, ima nekoliko karakteristika. Njegova se jačina obično izražava u decibelima, a frekvencija (broj zvučnih valova, odnosno oscilacija, u jedinici vremena) izražava se u hercima. Jedan herc (1 Hz) je jedna oscilacija u sekundi, 10 Hz je 10 oscilacija, itd.d. Što je frekvencija veća, to je zvuk viši (tanji) i obrnuto. Zvuk koji ima frekvenciju iznad 20 000 Hz (20 kHz) naziva se ultrazvuk, ispod 20 Hz - infrazvuk. Vi i ja možemo percipirati zvuk u ovom određenom rasponu, od 20 Hz do 20 kHz. Ali za insekte to nije granica. Dakle, nekoliko vrsta skakavaca čuje ultrazvuk frekvencije od 70 kHz, a noćni leptiri hvataju vibracije veće od 200 kHz, što je 12 puta veće od ljudskog sluha.

Kod insekata ne čuju samo odrasli. Eksperimenti britanskih znanstvenika L. Koch i D. Huxley s gusjenicama leptira i moljaca pokazao je da percipira zvukove, a neki reagiraju prilično čudno. Zvuk glazbe, začudo, izazvao je agresivnu reakciju gusjenica. Na prve udarce su se ukočili od straha, a potom pokušali pobjeći. Ako zvukovi ne prestaju, gusjenice su zauzele prijeteći stav. Pa, što da rade, ne vole glazbu!

Biolozi već dugo razbijaju mozak pokušavajući shvatiti što čuju ta meka i neglazbena stvorenja. Pokazalo se da oni percipiraju zvukove s brojnim dlačicama koje im prekrivaju tijelo. Gusjenice medvjeda dobile su ime po svom debelom krznu, ali gusjenice moljca imaju tanke i prozirne dlake, gotovo nevidljive golim okom.

I kakav je značaj zvukova koji sami stvaraju u životu insekata? Kod skakavaca "pjevanje" igra vrlo važnu ulogu u razmnožavanju. Mužjak koji nesebično izliježe rolade čuju mnoge ženke njegove vrste. Međutim, samo neoplođeni hrle mu u susret. Dakle, zvuk vrlo olakšava slobodnim damama potragu za upražnjenim gospodinom. “Pjesme” imaju slično značenje u životu komaraca. Gotovo svi mužjaci škripe na isti način. Ali žene su takve zabavljačice! Ne samo da škripe sasvim drugačije od mužjaka. Oplođene ženke "zvuče" drugačije od neoplođenih, odrasle jedinke - ne kao mlade ili vrlo stare. Sve to uvelike olakšava život mužjacima komaraca, koji obično traže neoplođene ne premlade i ne prestare komarce. "Pjevanje" lijepih dama percipiraju kavaliri komaraca s antenama. I što su brkovi pahuljastiji, sluh je bolji. Najpahuljastiji brkovi muških komaraca postaju tek u određenoj dobi. I prerano je da golobradi, odnosno nepernati mladići traže partnere. Ženke komaraca uopće ne trebaju brkove, jer ne traže partnere - i same će letjeti.

Još jedna zanimljiva značajka veličanstvenih brkova kavalira komaraca je da se ne mogu koristiti za percepciju drugih zvukova. Poput radija, podešeni su na samo jednu frekvenciju – onu koju emitiraju krila ženke u željenom stanju.

Zanimljivo je da zaključak da muški komarci traže djevojke uz pomoć sluha nije prvi došao biologu, već američkom inženjeru X. Maxim, koji je ušao u povijest kao izumitelj strojne puške. Dok je postavljao lanac električnih svjetala, primijetio je da se roj muških komaraca cirus juri oko transformatora. Maxim je pokušao objaviti svoja zapažanja, ali je bio ismijavan...

Dakle, zvuk pomaže kukcima da se pronađu tijekom sezone parenja, ali to nije njegova jedina uloga. Zvučni insekti upozoravaju suparnike da se drže podalje. Osim toga, zvuk se može koristiti za signaliziranje neposredne opasnosti. Sjetite se leptira koji su se "padali u nesvijest" u dači američkog znanstvenika. Činjenica je da moljci mogu čuti šišmiše. Ovi opasni lovci koriste ultrazvuk kako bi pronašli hranu. Dakle, leptiri, nakon što su ga uhvatili, pobjegnu najbolje što mogu: neki "gube svijest" i padaju, drugi naglo mijenjaju putanju leta. A ženke komaraca krvopije trebaju škripu ne samo da bi privukle vegetarijanske mužjake - to može poslužiti i kao upozorenje na opasnost. Kada jedan od komaraca pobjegne, ispusti prodorniji zvuk, a ostali, kad ga čuju, reagiraju u skladu s tim.

Mimikrija nije neuobičajena pojava kod insekata - pojava kada se potpuno bezopasne vrste preruše u otrovne, ubodne. Kod pčelinjih i osinih muha ova imitacija je otišla još dalje: kopiraju ne samo izgled i boju, već i zvuk pčela i osa tijekom leta. Dakle, leteća osa napravi 150 udaraca u sekundi, a muhe koje je oponašaju gotovo su iste - 145-147. Pticama i sisavcima ovi se zvukovi čine isti, ali ih sami kukci jasno razlikuju. A muha nikada neće pobrkati osu sa svojim rođakom i obrnuto. To je vrlo zgodno: oni prepoznaju svoje ljude, a boje se stranaca.

Zvuk je posebno važan za društvene kukce, čije kolonije žive i funkcioniraju kao jedan skladan organizam. Za održavanje normalnog rada tako složene strukture, termiti, pčele, mravi i neke druge vrste imaju različite načine: "jezike" mirisa, gesta i, naravno, zvukova. Termiti, primjerice, jedni druge upozoravaju na prijeteću opasnost ne samo posebnim tvarima - feromonima straha, već i posebnim zvukovima. Vrijedne se pčele obično ne bore, ali ako je potrebno zaštititi kućicu, ispuštaju poseban zvuk svojim krilima, istovremeno šireći oko sebe “miris napada” i zajedno hrle u bitku. Zvuk za pčele - i prolaz do košnice. Kao što već znate, lagana pčela napravi oko 400-450 zamaha u sekundi, a noseći plijen u košnicu - oko 330. Za naše uho ta razlika je gotovo neprimjetna, ali je za pčelinjake koji čuvaju košnicu vrlo uočljiva. A ti strogi čuvari nikada neće pustiti pčele koje se prazne vraćaju u kuću. I još više, neće dopustiti da prodru pčele pljačkaši, koje umjesto da rade na cvijeću samo čekaju priliku da u tuđoj kući ukradu nektar. Ništa manje važan nije zvuk za prijenos informacija od strane pčela izviđača. Za vrijeme svojih poznatih plesova govore rodbini gdje i u kojoj količini ima cvijeća punog željenog nektara. Zoolozi su otkrili da se njihova priča ne sastoji samo od pokreta i mirisa, već je popraćena i zujanjem određene frekvencije.

Nakon što su naučili o ulozi zvuka u životu insekata, znanstvenici su počeli pokušavati koristiti ovo znanje u praksi. Primjerice, 1948. god., 70 godina nakon opažanja X. Maxima, pokušali su se otjerati komarce ili ih uhvatiti u klopku zvukovima određene frekvencije. Pokazalo se da to nije tako lako, jer ti insekti mogu čuti zvuk samo na vrlo maloj udaljenosti. Ali znanstvenici nastavljaju raditi u tom smjeru. Zvuk je uspio otjerati gladne skakavce s polja. Sada su u prodaji aparati čiji je zvuk dizajniran za tjeranje komaraca. Oglašavanje, naravno, oslikava njihovu učinkovitost, ali ne slažu se svi potrošači s tim. Svi ovi razvoji tek su prvi koraci, a predstoji još puno posla na otkrivanju o čemu kukci "pričaju" i "pjevaju".

Dmitriev Yu. Susjedi na planeti. Insekti. - M.: Dječja književnost, 1977 (monografija).
Život životinja. - M.: Prosvjeta, 1984, t. 3.
Marikovsky P. Mladom entomologu. - M.: Dječja književnost, 1978 (monografija).
Fabre P. Insekti. - M.: Svijet, 1976. (monografija).

G.H. Tikhonov, Udruženje pedagoških publikacija "Prvi rujan" (www.1. rujna.ru)