Роберт Бертон - Чувства животных

• Название: Чувства животных
• Автор: Роберт Бертон
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1972

Живо написанный и очень хорошо иллюстрированный очерк о работе органов чувств животных в связи с их поведением. Автор умело сочетает высокий научный уровень с доступностью изложения. Незаметно, без напряжения он вводит читателя в курс сложнейших исследований, теорий и гипотез, в основе которых лежат современные методы изучения поведения животных.

Книга предназначена для широких кругов читателей-неспециалистов, для преподавателей и учащихся средней школы. Может оказаться полезной для студентов биологических факультетов, а также для инженеров, физиков, математиков, занимающихся проблемами бионики и нейрокибернетики.

---

Воздушная трубочка открыта наружу, подобно камере на фиг. 10, Б. 1 — рецепторы; 2 — мембраны; 3 — воздушная трубочка.

Существует предположение, что способность насекомых определять, откуда приходит звук, связана с движениями их ног. Слуховые органы обнаружены у насекомых на различных частях тела. У кузнечиков и сверчков эти органы находятся на голенях передних ног — нелепое место для сенсорного органа с точки зрения человека, но весьма удобное для кузнечика; ведь функция его органа слуха — управлять движениями ног таким образом, чтобы насекомое перемещалось в том направлении, откуда приходит звук. При движении кузнечика ноги его совершают дугообразные колебания и органы слуха сканируют пространство по обе стороны от насекомого. Каждый слуховой орган очень чувствителен к звукам, приходящим к нему под определенным углом. Поэтому, когда ноги, совершая круговые движения, приближаются к источнику звука или удаляются от него, нервные импульсы то резко усиливаются, то затухают, а центральная нервная система анализирует эту информацию и определяет направление, откуда приходит звук.

Теперь мы располагаем значительно более полными сведениями о песнях сверчков, чем когда-то показал Реген в опытах с телефоном. Во-первых, песни самцов привлекают только девственных самок, а оплодотворенные самки не обращают на них никакого внимания. Во-вторых, у каждого вида имеется несколько песен, исполняемых в различных ситуациях. У некоторых видов число таких песен может достигать дюжины; это было давно подмечено китайцами, которые держат у себя сверчков и даже разводят их из-за песен. Обычную призывную песню сверчков исполняет либо одинокий самец, либо несколько самцов вместе. Эти песни служат для того, чтобы привлечь самок или собрать самцов вместе, облегчая самке их обнаружение. В присутствии самки самец исполняет «серенаду», сменяющуюся брачной песней, непосредственно после которой происходит спаривание. Во время спаривания, если самка выразит беспокойство, самец может начать петь другую песню; если же ему помешает другой самец, они исполнят «дуэт соперников».

Кроме серенад и брачных песен, у сверчков и многих других насекомых существуют сигналы тревоги и предостережения, обычно представляющие собой громкие звуки, которые можно услышать, если прикоснуться к насекомому. По-видимому, эти сигналы служат для отпугивания врагов. Существуют мухи, которые для своей защиты имитируют жужжание осы, чем вводят в заблуждение своих врагов, которые ошибочно принимают их за этих жалящих насекомых. Довольно обычна у безобидных насекомых и подражательная окраска, имитирующая окраску ядовитых видов. Летом на лесных опушках над зарослями кервеля парят целые рои мушек, брюшко которых имеет полосатую, черную с желтым окраску, напоминая брюшко пчел или ос. После того как птицы съедят несколько ядовитых насекомых, они начинают избегать любых насекомых с желтыми и черными полосками, в том числе и совершенно безобидных. Одна из разновидностей таких парящих мушек в своей мимикрии пошла еще дальше: она имитирует звуки, издаваемые осами определенного вида. Оса делает 150 взмахов крыльями в секунду, а муха — 147 взмахов; такая разница практически неуловима для птиц, которые могли бы этими мухами питаться.

Брачные песни сверчков и их ближайших «родственников» возникают за счет ритмического потирания друг о друга различных частей их тела; звуковые органы цикад представляют собой парные пластинки, называемые цимбалами; с помощью сильных мышц цимбалы быстро притягиваются к телу насекомого, а затем, когда мышцы расслабляются, занимают свое исходное положение; в результате этого возникают своеобразные щелчки, наподобие тех, которые получаются при нажимании пальцем на крышку жестяной коробочки из-под монпансье.

Другие насекомые, например пчелы, общаются друг с другом с помощью звука, создаваемого движением крыльев. Каждый вид насекомых производит при полете свой, отличный от других звук, по которому его можно узнать, точно так же как во время второй мировой войны по шуму мотора узнавали самолеты задолго до того, как они появлялись в поле зрения. Частота взмахов крыльев у насекомых может быть весьма различной: от 5 в секунду у некоторых крупных бабочек до более чем 1000 в секунду у мелких кровососущих насекомых. Осы делают в секунду 110 взмахов, комнатная муха — 190, а комары — около 500. Взмахи крыльев создают воздушные волны, точно так же как вибрирующий камертон. Когда частота взмахов достаточно велика, мы можем слышать порожденные ими звуковые волны как непрерывное жужжание или гул. Во многих случаях издаваемые насекомыми звуки являются совершенно случайными и не играют никакой роли в их жизни, однако у некоторых насекомых они становятся средством общения, как, например, искусно исполняемые песни сверчков и кузнечиков.

Первым, кто начал исследовать значение звука, создаваемого движением крыльев, для общения насекомых друг с другом, был изобретатель X. Максим. Он больше известен как инженер и создатель пулемета; однако, обладая обширными знаниями и любознательностью, он исследовал все, что казалось ему необычным. В 1878 году Максим установил электрические фонари для освещения территории «Гранд юнион отель» в Нью-Йорке, в районе Саратога-спрингс. Электрическая цепь, в состав которой были включены эти фонари, содержала трансформатор, работа которого сопровождалась характерным гудением, обусловленным вибрацией сердечника. Однажды вечером Максим заметил, что вокруг трансформатора собралось множество комаров. Возможно, что у другого человека это явление вызвало бы лишь мимолетный интерес, однако Максим остановился, чтобы рассмотреть комаров повнимательнее. По перистым антеннам он определил, что все они самцы; у самок комаров антенны по форме похожи на палочки и почти не имеют ответвлений. Теперь необходимо было выяснить, что происходит вечером, когда включают освещение. Как только послышалось гудение трансформатора, самцы комаров из всех близлежащих мест устремились к источнику этого звука. У Максима возникло предположение, что пара перистых антенн на голове каждого самца действует подобно ушам и что комары летят к трансформатору, потому что он создает шум, напоминающий жужжание самки. Эта гипотеза была проверена в экспериментах с камертоном, который имитировал жужжание самки комара. Каждый раз, когда Максим ударял по камертону поблизости от самца, последний поворачивался прямо к вибрирующему камертону и поднимал свои антенны. Таким образом, Максим показал, что комаров-самцов привлекает жужжание самок и что гудение трансформатора вводило самцов в заблуждение. Максим не был натуралистом, однако острая наблюдательность и проницательный ум, подкрепленные простым экспериментом, помогли ему продемонстрировать роль звука в жизни комаров. Эта история представляет собой хороший пример того, как должно проводиться научное исследование. Однако финал ее был неудачным. Научный журнал не принял сообщения об этих экспериментах, посчитав их слишком примитивными, и поэтому Максим опубликовал свои данные в виде письма в газету «Таймс».

Лишь спустя 70 лет жужжание самок комаров стало предметом более детального изучения. Для исследования был выбран один из множества видов комаров, Aёdes aegypti, служащий переносчиком желтой лихорадки. Исследователи предположили, что если комаров могут привлекать звуки, то, по-видимому, можно уменьшить их число и попытаться бороться с этим заболеванием при помощи «заманивающих» ловушек, издающих такое же жужжание, как самка комара. Уже первые эксперименты дали новые доказательства в пользу сделанных Максимом выводов. Комары спариваются в воздухе, и поэтому для изучения поведения самцов самку подвешивали на тонкой проволоке. Когда она махала крыльями, самцы подлетали и спаривались с ней. Если же она переставала махать крыльями, самцы сейчас же теряли к ней интерес и летели мимо, не обращая на нее никакого внимания. Дальнейшие эксперименты показали, что самки привлекают самцов на расстоянии не более чем 25 см. Это, к сожалению, заставило отказаться от попыток регулировать численность комаров в естественных условиях, заманивая их в ловушки с помощью звука.

Как и предполагал Максим, антенны самцов представляют собой органы слуха. Самка комара, распространяющего желтую лихорадку, взмахивает крыльями с частотой 450…600 раз в секунду, создавая слышимый шум такой же частоты. Эксперименты с камертонами, создающими колебания различной частоты, показали, что самцы отвечают на звуки с частотами от 300 до 800 Гц, что довольно значительно перекрывает частотный диапазон звуков, издаваемых самками. В тщательных исследованиях было обнаружено, что при таких частотах антенны самцов колебались в такт с вибрациями камертонов. Если на кончики этих антенн наносили капельки клея, утяжеляя их настолько, что они не могли вибрировать, самцы переставали обращать внимание на призывное жужжание самок; таким образом было доказано, что у комаров антенны и в самом деле служат органом слуха. Перистые антенны самца (фиг. 12) действуют наподобие антенны радиотелескопа в Джодрелл-Бэнк, большая поверхность которой дает возможность улавливать очень слабые сигналы. Вибрации передаются по жгуту антенны к его основанию, где они стимулируют сенсорный орган, называемый джонстоновым органом. Антенны колеблются наподобие мембраны в слуховом органе сверчка, реагируя на перемещения воздуха под действием звуковых волн. Жгут антенны соединен с шаровидным основанием посредством гибкой мембраны. К мембране примыкают сенсорные клетки, которые регистрируют степень ее изгиба и передают информацию нервным волокнам, направляющимся к мозгу.