Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов
Познакомимся с анализирующими системами насекомых более подробно.
Зрительная система. Вся сложнейшая зрительная система насекомых – это удивительный дар, благодаря которому они, как и большинство животных, получают основную информацию об окружающем мире. Зрение необходимо насекомым при поиске пищи, чтобы избегать хищников, исследовать объекты интереса или обстановку, взаимодействовать с другими особями при репродуктивном и общественном поведении.
Глаза у них бывают сложными, простыми или с добавочными глазками, а также личиночными. Наиболее сложные – фасеточные глаза, которые состоят из множества омматидиев, образующих на поверхности глаза шестигранные фасетки.
По своей сути омматидий – это крошечный зрительный аппарат, имеющий миниатюрную линзу, светопроводящую систему и светочувствительные элементы. Каждая фасетка воспринимает лишь небольшую часть, фрагмент предмета, а все вместе они обеспечивают мозаичное изображение объекта целиком. Фасеточные глаза, свойственные большинству взрослых насекомых, расположены по сторонам головы.
У отдельных насекомых, например у стрекозы-охотницы, быстро реагирующей на передвижение добычи, глаза занимают половину головы. Каждый ее глаз состоит из 28 тысяч фасеток.
Именно глаза способствуют быстрой реакции насекомого-охотника, например богомола. Это, кстати, единственное насекомое, которое способно обернуться и посмотреть себе за спину. Крупные глаза обеспечивают богомолу бинокулярное зрение и позволяют точно рассчитать расстояние до объекта его внимания. Эта способность в сочетании с быстрым выбрасыванием передних ног в сторону добычи делает богомолов превосходными охотниками.
А у жучков семейства вертячек, бегающих по воде, глаза позволяют одновременно видеть добычу и на поверхности воды и под водой. Благодаря зрительной анализирующей системе, которой одарены эти маленькие создания, вертячки способны постоянно вносить поправки на коэффициент преломления воды.
Приборы ночного видения. У человека для ощущения тепловых лучей имеются терморецепторы кожи, которые реагируют на излучение только мощных источников, таких как Солнце, костер, раскаленная печь. Но он лишен возможности воспринимать инфракрасное излучение живых существ. Поэтому, чтобы определять в темноте местонахождение объектов по их собственному или отраженному от них тепловому излучению, были созданы приборы ночного видения. Однако эти приборы по своей чувствительности все же уступают природным «термолокаторам» некоторых ночных насекомых, в том числе тараканов и бабочек. У них существует особое инфракрасное зрение – свои приборы ночного видения.
Так, уникальными инфракрасными локаторами наделены некоторые ночные бабочки для поиска «своих» цветков, раскрывающихся именно в темноте. А чтобы переводить невидимые тепловые лучи в видимое изображение, в их глазах создается эффект флуоресценции. Для этого инфракрасные лучи проходят через сложную оптическую систему глаза и фокусируются на специально подготовленном пигменте. Тот флуоресцирует, и таким образом инфракрасное изображение переходит в видимый свет. И тогда в глазах бабочки появляются видимые образы цветков, которые ночью испускают излучение именно в инфракрасной области спектра.
Таким образом, у этих цветков есть передатчики излучения, а у ночных бабочек – его приёмники, и они целесообразно «настроены» друг на друга.
Органы слуха. Чем слышит большинство животных и человек? Ушами, где звуки вызывают вибрацию барабанной перепонки – сильную или слабую, медленную или быструю. Любые изменения вибраций сообщают организму информацию о природе слышимого звука.
А чем слышат насекомые?
Во многих случаях тоже своеобразными «ушами», но у насекомых они находятся на непривычных для нас местах: на усах – как у самцов комаров, муравьев, бабочек, на хвостовых придатках – как у американского таракана, на животе – как у саранчи.
Некоторые насекомые не обладают специальными органами слуха. Но они способны воспринимать различные колебания воздушной среды, в том числе звуковые колебания и ультразвуковые волны, недоступные нашему уху. Чувствительными органами у таких насекомых являются тонкие волоски либо мельчайшие чувствительные палочки. Они во множестве расположены на разных частях тела и связаны с нервными клетками. Так, у волосатых гусениц «ушами» являются волоски, а у голых – весь кожный покров тела.
Слуховая система насекомых позволяет им избирательно реагировать на относительно высокочастотные вибрации – они воспринимают малейшие сотрясения поверхности, воздуха или воды.
Например, жужжащие насекомые вызывают звуковые волны за счет быстрых взмахов крыльев. Такую вибрацию воздушной среды, например писк комаров, самцы воспринимают своими чувствительными органами, расположенными на усиках. И таким образом они улавливают воздушные волны, которые сопровождают полет других комаров и адекватно реагируют на полученную звуковую информацию.
Орган слуха у кузнечиков расположен на голенях передних ног, движение которых происходит по дугообразным траекториям. Своеобразные «уши» как бы пеленгуют, или сканируют, пространство по обе стороны от его туловища. Анализирующая система, получив сигналы, обрабатывает поступающую информацию и управляет действиями насекомого, посылая необходимые импульсы в определенные мышцы. В одних случаях кузнечик точными командами направляется к источнику звука, в других же, при неблагоприятных для него обстоятельствах, – спасается бегством.
Общение сверчков. Замечательным инструментом для общения с подругой наделен сверчок. При создании нежной трели, он потирает острой стороной одного надкрылья о поверхность другого. А для восприятия звука у самца и самки существует особо чувствительная тонкая кутикулярная мембрана, которая играет роль барабанной перепонки.
Показателен такой опыт: стрекочущего самца сажали перед микрофоном, а самку помещали в другой комнате у телефона. При включении микрофона самка, заслышав видотипичное стрекотание самца, устремлялась к источнику звука – телефону.
Ультразвуковая защита бабочек. Насекомые способны издавать звуки и воспринимать их в ультразвуковом диапазоне. За счет этого некоторые кузнечики, богомолы, бабочки спасают свою жизнь.
Так, ночные бабочки обеспечены устройством, которое предупреждает их о появлении летучих мышей, использующих для ориентации и охоты ультразвуковые волны. В груди, например, бабочки совки расположены специальные органы для акустического анализа таких сигналов. Они позволяют улавливать ультразвуковые импульсы охотящихся кожанов на расстоянии до 30 метров.
Как только бабочка воспринимает сигнал от локатора хищника, включаются ее защитные поведенческие действия. Ощутив ультразвуковые импульсы летучей мыши на сравнительно большом расстоянии, бабочка резко меняет направление полета, применяя обманный маневр – как бы ныряет вниз. При этом она начинает выделывать фигуры высшего пилотажа – спирали и «мертвые петли», чтобы уйти от погони. А если хищник оказывается на расстоянии менее 6 метров, бабочка складывает крылья и падает на землю. И летучая мышь не обнаруживает неподвижное насекомое.
Кроме того, бабочки некоторых видов обладают еще более сложными защитными реакциями. Обнаружив сигналы летучей мыши, они сами начинают издавать ультразвуковые импульсы в виде щелчков. Причем эти импульсы так действуют на хищника, что он, как бы пугаясь, улетает прочь. Что же заставляет таких довольно крупных по сравнению с бабочкой животных прекращать преследование и бежать с поля боя?
На этот счет существуют лишь предположения. Вероятно, ультразвуковые щелчки – это специальные сигналы насекомых, сходные с теми, которые посылает сама летучая мышь. Но только они гораздо сильнее. Ожидая услышать слабый отраженный звук от собственного сигнала, преследователь вдруг слышит оглушающий грохот – словно сверхзвуковой самолет пробивает звуковой барьер. Но почему летучую мышь не оглушают посылаемые в пространство собственные мощные сигналы, а только щелчки бабочки?
Оказывается, летучая мышь хорошо защищена от собственного крика-импульса своего локатора. Иначе такой мощный импульс, который в 2 тысячи раз сильнее принимаемых отраженных звуков, мог бы оглушить мышь. Чтобы этого не произошло, ее организм изготавливает и целенаправленно применяет особое стремечко. И прежде чем отправить ультразвуковой импульс, специальная мышца оттягивает это стремечко от окна улитки внутреннего уха – и колебания механически прерываются. По существу, стремечко тоже делает щелчок, но не звуковой, а антизвуковой. После крика-сигнала оно тотчас возвращается на место, чтобы ухо снова было готово принять отраженный сигнал.
