Гусеницы слышат волосками на теле, убедились ученые
Чтобы слышать, уши вовсе не обязательны. Гусеница табачного бражника (распространенный садовый вредитель) способна улавливать звуковые волны с помощью микроскопических волосков на теле.
Таковы результаты экспериментов в Бингемтонском университете, представленные на Шестом совместном собрании Акустического общества Америки и Акустического общества Японии.
Испуганная гусеница
История этого исследования уходит корнями в прошлое. Доцент кафедры биологических наук Кэрол Майлз заметила, что всякий раз, когда она заходила в лабораторию, где ее товарищ изучал гусениц, те вздрагивали от звука ее голоса. Коллега сказал, что гусеницы ее слышат — и им не нравится тембр ее речи.
«Стоило мне сказать "бу!", как они подпрыгивали, — вспоминает Майлз. — Я много лет держала это в уме. А потом наконец решила: "Давайте выясним, способны ли они слышать, что именно они слышат и каким образом"».
Изучение звука
Заслуженный профессор машиностроения Рональд Майлз из Школы инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона при Бингемтонском университете ранее исследовал восприятие звука у других животных, включая мух и пауков, что привело к получению нового патента на микрофон.
«Человечество вкладывает огромные усилия и средства в технологии обнаружения звука, в мире созданы всевозможные микрофоны. Но нам нужно найти более совершенные способы их производства. И традиционный путь — наблюдать за животными и учиться у них тому, как они обнаруживают звуки», — говорит профессор.
Исследователи провели тесты в безэховой камере Бингемтона, одной из самых тихих комнат в мире, которая обеспечила идеальные условия для работы со звуком.
«Она дает нам исключительно точный контроль над звуковым полем. Это важно, когда пытаешься понять, на что именно реагирует животное — необходимо полностью контролировать все входные данные. Здесь мы можем воздействовать на животное только звуком без вибрации или только вибрацией без звука и точно измерить, на что именно и в какой степени оно реагирует», — объясняет Майлз.
Проверка связи
Экспериментаторы воспроизводили звуки низкой (150 Гц) и высокой (2000 Гц) частоты, измеряя реакцию гусениц на вибрацию поверхности и на звуковые волны в воздухе.
«Мы хотели выяснить, реагируют ли они на звук в воздухе или только на вызванную звуком вибрацию поверхности, передающуюся их ногам. Они всегда находятся на стебле растения, поэтому мы предположили, что, возможно, именно вибрация растения позволяет им обнаруживать звук», — рассказывает аспирантка Сара Агазаде с кафедры машиностроения.
Ученые выяснили, что на воздушные звуковые волны гусеницы реагируют в 10–100 раз сильнее, чем на вибрацию, воспринимаемую ногами.
«Знаю, звучит забавно, но в соцсетях есть видео, где другой вид гусениц реагирует на звук. Так что мы знали, что они реагируют, но не понимали, на звук или на вибрацию. Мы были невероятно рады, когда обнаружили, что они воспринимают и звук в воздухе, и вибрацию поверхности», — делится аспирантка Айшвария Шрирам с кафедры биологических наук.
Слух через волоски
Убедившись, что гусеницы реагируют именно на воздушные звуковые волны, исследователи проверили, как изменится их реакция после удаления крошечных волосков с тела.
«Мы подтвердили, что гусеница обнаруживает звук, а не вызванную им вибрацию субстрата. Тогда мы задумались: если эти создания слышат, то где же у них "уши"?» — говорит Агазаде.
После того как команда удалила волоски с брюшка и груди гусениц методом абляции, те стали гораздо хуже реагировать на звуки.
«Многие другие насекомые реагируют на звук, потому что он вызывает движение воздуха, а у них есть мелкие волоски, способные на это движение отвечать», — поясняет Рональд Майлз.
Частота, означающая опасность?
Ученые выдвинули гипотезу, что способность гусениц слышать, возможно, развилась в ответ на жужжание хищных ос в полете.
«Частота взмахов крыльев этих хищных ос составляет около 150 Гц или в диапазоне 100–200 Гц. Думаю, гусеница, заслышав такой звук, предполагает, что над ней или рядом парит хищная оса. Это заставляет ее мгновенно мобилизоваться, и она реагирует испуганным прыжком, замирает или дергается», — предполагает Шрирам.
