Role zvuků v životě hmyzu
Každý ví, že mnoho hmyzu může vydávat zvuky: někteří bzučí, jiní skřípou, pískají a dokonce i zpívají... Na východě se před mnoha stovkami let určité druhy cikád chovaly ve speciálních celách, aby svými písněmi potěšily uši bohatých šlechticů. Mezi tímto hmyzem byli skuteční virtuosové, kteří předváděli různé objemy, zabarvení a repertoár. Zhýčkaní dvorní zpěváci byli velmi oceněni. Bylo považováno za zvláštní zdokonalení darovat někomu jako dárek buňku s členovcem „slavíkem“. Takový dar byl hodný císaře.
Ale nám i vám jsou známější svobodní "bardi" přírody - kobylky, cikády, čmeláci, včely... Je těžké si vůbec představit letní louku nebo lesní mýtinu bez písní tohoto hmyzu. Inspirovaly mnoho básníků, umělců a dokonce i skladatelů. Ale z nějakého důvodu dlouho nemohli inspirovat vědce. Teprve ve 20. století. biologové se začali vážně zajímat o to, jak a proč hmyz vydává zvuky. Na počátku století se životem zpívajícího hmyzu zabýval entomolog Zh.A. Fabre. Zjistil, že zástupci řádu ortoptera – kobylky a medvědi – „mluví“ pomocí stridulačního aparátu. Na jednom křídle hmyzu je hladké a silné (jako kůže na bubnu) zařízení obklopené tvrdými žilami, na druhém křídle je silná žíla se zářezy. Hmyz třením křídel vydává zvuky. Proč ne housle se smyčcem? Ostatní ortopteráni – sarančata (např. klisničky) – si musí třít nohy, protože tam mají stridulační aparát. Takové zařízení vám umožňuje ovládat nejen hlasitost zvuku, ale také měnit jeho zabarvení a frekvenci. Fabre věřil, že kobylky a kobylky mají každý několik desítek různých písní. A Fabre považoval cvrčky a trumpetisty za jedny z nejlepších „hudebníků“ ve světě zvířat – v jejich repertoáru je podle některých badatelů téměř 500 různých písní.
Několik let po Fabreových objevech maďarský vědec Regen pokračoval ve studiu role písní v životě kobylky. Je známo, že u převážné většiny druhů tohoto hmyzu jsou samice nehlasé, pouze samci "zpívají". V Regenově experimentu samice kobylky ignorovaly divoce zpívající kavalíry, kteří, když viděli samice, vytahovali rolády pod průhlednou, ale zvukotěsnou čepicí. Samice zpěváky viděly, ale neslyšely, a proto k nim zůstaly lhostejné. Když však hmyz umístili do různých místností a samcům se začaly vysílat „serenády“ samců, byly znatelně rozrušené. Zazněla milostná píseň a dočkala se náležité odezvy.
Pokud se orthoptera nazývají houslový hmyz, pak cikády (zástupci řádu homoptera) lze považovat za bubeníky. Jejich hudební nástroj se skládá ze tří membrán umístěných ve velké komoře na hrudi hmyzu. K jedné membráně je připojen sval, který (až 20 000krát za sekundu!) ohýbá tuto membránu a naráží ji na ostatní. Složitě uspořádané rezonátory mnohonásobně zesilují zvuk. „Zpěv“ některých typů cikád se akustickým výkonem blíží řevu parní lokomotivy.
Kromě kobylek a cikád existuje více než 10 000 druhů „mluvícího“ hmyzu, který svůj „mluvení“ vede extrémně rozmanitými způsoby. Někteří chrastí klouby nohou, parmici vrzají segmenty břicha, hladí brouci cvakají tlapkami na sosáky, motýli vydávají zvuky, udeří se hranou křídla do hrudi, cvakají brouci cvakají klouby hlavu a hruď. Mnoho hmyzu je schopno „mluvit“ svými křídly a vibrovat je na různých frekvencích. Motýlí otakárek (Papilio machaon) udělá 5-6 úderů za sekundu, smuteční (Nymphalis antiopa) - 10. Jsme schopni slyšet tiché hučení, které za letu vydávají jestřábi můry, jejichž křídla vydávají 45–50 úderů za sekundu. Létající brouci také „zvučí“: chroust bzučí a vydává 45–50 úderů křídly za sekundu, hnojník (Geotrupes vernalis) – 85–90 a berušky za letu mávají křídly až 100krát za sekundu. Létající vážky a koníci se "ozývají" díky 100 úderům za sekundu, vosy, v závislosti na druhu, 110-250, čmeláci - od 190 do 350. Včely pracují s křídly ještě aktivněji – až 450 úderů za sekundu, ale naložené medem udělají až 330 úderů a bzučí níže. Komáři jsou právem považováni za držitele rekordů pro „plácání křídly“ - 500-600 a pro některé - až 1000 klapek za sekundu. Při této frekvenci se vydávaný zvuk stává pro naše ucho nepříjemným. Vzpomeňte si, jak nás rozčiluje noční svědění létajícího komára.
Co je však překvapivé, vědci, kteří věděli o tak rozmanitém repertoáru, po dlouhou dobu nemohli určit, jak hmyz vnímá zvuky a zda vůbec zvuky vnímají. Byly různé domněnky, dokonce si mysleli, že třeba kobylky slyší celým tělem. A to vše proto, že žádný z výzkumníků nemohl najít uši u hmyzu. Logika však naznačovala, že pokud existují speciální orgány pro reprodukci zvuků, pak musí existovat orgány pro jejich vnímání.
Některá pozorování ukazují, že hmyz docela dobře reaguje na zvuk. V roce 1956 došlo k zajímavé události. v dači amerického vědce. Příjemný teplý večer Profesor K. Rener hostil hosty.
Vše bylo moc hezké, lidé seděli na verandě, užívali si příjemné společnosti, počasí a dobrého vína. Nad hlavami sedících tiše poletovali noční motýli. Pak ale jeden z hostů omylem přejel mokrým korkem po tenkém křišťálovém skle. Ozval se velmi vysoký a pronikavý zvuk. A - oh zázrak! - létající krásky noci se zhroutily na podlahu jako mladé dámy, které ztratily vědomí. Hosté (a to byli vědci) vyskočili a začali hledat motýly, kteří náhle zmizeli. A našel je ležet „omdlelé“ na podlaze. Postupně se „nervózní“ hmyz dostal k rozumu a začal se plazit a pak létat, jako by se nic nestalo. Trik s korkem se zopakoval a všichni motýli byli opět na podlaze. A tak několikrát. No a po tom, jaké by mohly být pochybnosti, že hmyz slyšel tento zvuk, který je doslova shodil na zem?
V roce 1957. Americkému biologovi Gaskellovi se podařilo najít „uši“ kobylky. Kdo by si myslel, že orgány tohoto hmyzu citlivé na zvuk se nacházejí na nohou, nebo spíše na holeních předních tlapek a vypadají jako dvě úzké štěrbiny?! Motýli nemají méně extravagantní „uši“: v denních se nacházejí na základně předních křídel, v nočních - mezi hrudníkem a břichem. Ano, a další hmyz, jak se ukázalo, má „uši“ na nejneočekávanějších místech: na hrudi, na anténách, na ocasních nitích atd.d. Obecně, kdo je hodně! Struktura těchto orgánů se také liší. Jedním z nejběžnějších jsou tympanické „uši“ (tympanum v řečtině znamená tamburína nebo buben). Skládají se z dutiny pokryté tenkým filmem – citlivou membránou, ze které vybíhají nervy směřující do mozku. Dalším typem jsou „uši“ umístěné u základny antén. Tento vysoce citlivý útvar se nazývá Johnstonův orgán. Jeho buňky zachycují sebemenší výkyvy ve vzduchu a předávají přijaté informace do mozku. V zásadě jsou orgány hmyzu vnímající zvuk ve srovnání s orgány některých jiných druhů zvířat velmi primitivní. Znamená to, že kobylky, motýli, cikády a další druhy špatně slyší?? Beze všeho. Vědci zjistili, že citlivost sluchu hmyzu je prostě nepravděpodobná. Takže kobylka, vyhřívající se v paprscích slunce někde na předměstí, je schopna vnímat hluk zemětřesení v Japonsku. Takhle!
Zvuk, jak víte, má několik vlastností. Jeho síla se obvykle vyjadřuje v decibelech a frekvence (počet zvukových vln nebo kmitů za jednotku času) se vyjadřuje v hertzech. Jeden hertz (1 Hz) je jeden kmit za sekundu, 10 Hz je 10 kmitů atd.d. Čím vyšší frekvence, tím vyšší (tenčí) zvuk a naopak. Zvuk s frekvencí nad 20 000 Hz (20 kHz) se nazývá ultrazvuk, pod 20 Hz - infrazvuk. Vy i já jsme schopni vnímat zvuk v tomto konkrétním rozsahu, od 20 Hz do 20 kHz. Ale pro hmyz to není limit. Několik druhů kobylek tedy slyší ultrazvuk s frekvencí 70 kHz a noční motýli zachycují vibrace o frekvenci více než 200 kHz, což je 12krát větší než lidský sluch.
U hmyzu slyší nejen dospělí. Experimenty britských vědců L. Koch a D. Huxley s housenkami motýlů a můr ukázal, že vnímají zvuky a někteří reagují dost zvláštně. Zvuk hudby překvapivě vyvolal v housenkách agresivní reakci. Při prvních úderech ztuhli strachem, pak se pokusili utéct. Pokud zvuky neustávaly, housenky se dostaly do hrozivého postoje. No, co dělat, nemají rádi hudbu!
Biologové si už dlouhou dobu lámali hlavu a snažili se pochopit, co tito tvorové s měkkým tělem a nehudební stvoření slyší. Ukázalo se, že zvuky vnímají četnými chlupy pokrývajícími jejich tělo. Housenky medvědů dostaly své jméno pro svou hustou srst, ale housenky můr mají tenké a průhledné chloupky, téměř neviditelné pouhým okem.
A jaký význam mají v životě hmyzu zvuky jimi vydávané? U kobylek hraje „zpěv“ velmi důležitou roli při plození. Samec nezištně líhnoucí rolády slyší mnoho samic jeho druhu. V ústrety mu však spěchají jen neoplodnění. Zvuk tak svobodným dámám velmi usnadňuje hledání volného pána. „Písně“ mají v životě komárů podobný význam. Téměř všichni samci prskají stejně. Ale ženy jsou takové bavičky! Nejenže prskají úplně jinak než samci. Oplozené samice „zní“ jinak než neoplodněné, dospělci – ne jako mladé nebo velmi staré. To vše velmi usnadňuje život komárům, kteří většinou vyhledávají neoplodněné ne příliš mladé a ne příliš staré komáry. „Zpěv“ krásných dam je vnímán komářími kavalíry s anténami. A čím nadýchanější knír, tím lepší sluch. Nejchlupatější vousy samců komárů se stávají až v určitém věku. A na bezvousé, nebo spíše nepeříčkové mládí je příliš brzy hledat partnery. Samičky komárů vůbec nepotřebují vousy, protože nehledají partnery - samy budou létat.
Další zajímavostí nádherných knírů komárích kavalírů je, že je nelze použít k vnímání jiných zvuků. Stejně jako rádio jsou naladěny pouze na jednu frekvenci – tu, kterou vysílají křídla samice v požadovaném stavu.
Zajímavé je, že k závěru, že komáří samci si hledají přítelkyně pomocí sluchu, nepřišel jako první biolog, ale americký inženýr X. Maxim, který vešel do dějin jako vynálezce stojanového kulometu. Při instalaci řetězu elektrických světel si všiml, že se kolem transformátorů prohání hejno samců komárů cirrů. Maxim se pokusil publikovat svá pozorování, ale byl zesměšňován...
Zvuk tedy pomáhá hmyzu najít se v období páření, ale není to jeho jediná role. Zvukový hmyz varuje soupeře, aby se drželi stranou. Navíc lze zvukem signalizovat hrozící nebezpečí. Vzpomeňte si na „omdlévající“ motýly v dači amerického vědce. Faktem je, že můry slyší netopýry. Tito nebezpeční lovci používají ultrazvuk k hledání potravy. Motýli, kteří jej chytili, uniknou, jak nejlépe mohou: někteří „ztratí vědomí“ a spadnou, jiní náhle změní dráhu letu. A samice sající komáry potřebují pištění nejen k přilákání samců vegetariánů – může také sloužit jako varování před nebezpečím. Když jeden z komárů uteče, vydá pronikavější zvuk a zbytek, když ho uslyší, odpovídajícím způsobem zareaguje.
Mimikry nejsou u hmyzu nic neobvyklého – jev, kdy se zcela neškodné druhy převlékají za jedovaté, bodavé. U včelích a vosích mušek zašla tato napodobenina ještě dále: kopírují nejen vzhled a barvu, ale také zvuk, který včely a vosy vydávají při létání. Takže létající vosa dělá 150 úderů za sekundu a mouchy, které ji napodobují, jsou téměř stejné - 145-147. Tyto zvuky se zdají ptákům a savcům stejné, ale hmyz sám je jasně odlišuje. A moucha si nikdy nesplete vosu s její příbuznou a naopak. To je velmi pohodlné: poznávají své vlastní lidi a bojí se cizích lidí.
Zvuk je důležitý zejména pro společenský hmyz, jehož kolonie žijí a fungují jako jeden harmonický organismus. K udržení normálního provozu tak složité struktury mají termiti, včely, mravenci a některé další druhy různé způsoby: „jazyky“ pachů, gest a samozřejmě zvuků. Termiti se například navzájem varují před hrozícím nebezpečím nejen speciálními látkami – feromony strachu, ale i zvláštními zvuky. Pracovité včely většinou nebojují, ale pokud je potřeba chránit dům, vydávají křídly zvláštní zvuk, zároveň kolem sebe šíří „vůni útoku“ a vrhají se společně do bitvy. Zvuk pro včely - a průchod do úlu. Jak již víte, lehká včela dělá asi 400-450 švihů za sekundu a kořist přenáší do úlu - asi 330. Pro naše ucho je tento rozdíl téměř nepostřehnutelný, ale pro včelí hlídače, kteří úl hlídají, je velmi znatelný. A tito přísní strážci nikdy nepustí včely, které se vracejí prázdné, do domu. A ještě víc nedovolí proniknout loupeživým včelám, které místo práce na květinách jen čekají na příležitost ukrást nektar v cizím domě. Neméně důležitý je zvuk pro přenos informací skautskými včelami. Při svých slavných tancích sdělují svým příbuzným, kde a v jakém množství jsou květiny plné vytouženého nektaru. Zoologové zjistili, že jejich příběh se skládá nejen z pohybů a pachů, ale je doprovázen i bzučením o určité frekvenci.
Poté, co se vědci dozvěděli o roli zvuku v životě hmyzu, začali se snažit tyto poznatky využít v praxi. Například v roce 1948., 70 let po pozorování X. Maximo, byly učiněny pokusy odpuzovat komáry nebo je chytit zvuky o určité frekvenci. Ukázalo se, že to není tak snadné, protože tento hmyz slyší zvuk pouze na velmi krátkou vzdálenost. Vědci ale pokračují v práci tímto směrem. Zvuku se podařilo z polí odehnat hladová sarančata. Nyní jsou v prodeji přístroje, jejichž zvuk je navržen tak, aby odpuzoval komáry. Reklama samozřejmě dokresluje jejich účinnost, ale ne všichni spotřebitelé s tím souhlasí. Všechny tyto novinky jsou jen prvními kroky a čeká nás ještě spousta práce, abychom zjistili, o čem hmyz „mluví“ a „zpívá“.
LiteraturaDmitrijev Yu. Sousedé na planetě. Hmyz. - M.: Dětská literatura, 1977.
Život zvířat. - M.: Osvícení, 1984,t. 3.
Marikovský P. K mladému entomologovi. - M.: Dětská literatura, 1978.
Fabre P. Hmyz. - M.: Svět, 1976.
G.H. Tichonov, Asociace pedagogických publikací „První září“ (www.1. září.ru)
