За допомогою вібраційних сигналів гусениці зазивають товаришів і проганяють конкурентів • Олексій Опаев • Новини науки на "Елементи" • Біоакустика, Ентомологія

За допомогою вібраційних сигналів гусениці зазивають товаришів і проганяють конкурентів

Мал. 1. a – яйця (обведено кругом) І личинки першого віку під загальним навісом з шовкових ниток (показані стрілками) На березовому листі; b – кладка яєць; c – група молодих гусениць першого віку. Довжина масштабного відрізка 2 мм. Малюнок з обговорюваної статті вBehavioral Ecology and Sociobiology

Детальні дослідження гусениць метелика-серпокрилкі показали, що вони використовують вібраційні сигнали в спілкуванні з собі подібними. Так гусениці залучають (або, навпаки, відганяють) своїх побратимів. Вібрації виникають, коли гусениця шкребе або стукає по листу мандибулами (верхніми щелепами) і спеціальним вирощуванням на останньому, анальному, сегменті тіла, а також вібрує тілом.

Комахи видають і сприймають хімічні, звукові і зорові сигнали, а також, звичайно, тактильні. Не завжди легко сказати, який спосіб отримання інформації важливіший: одні комахи більше покладаються на запах, інші краще бачать, а треті використовують різні способи в залежності від ситуації.

Запахових спілкування грає, мабуть, найбільшу роль в житті комах. По запаху вони знаходять партнерів, їжу, притулку і т. Д. (Див., Наприклад: Паразитична метелик знаходить мурах по запаху від комах, яким рослини намагаються їх відлякати, "Елементи", 14.07.2015).Саме запахові мітки (і взагалі хімічні сигнали) регулюють життя соціальних комах – бджіл, мурашок, термітів. Досить згадати мурах, що біжать по запаховому сліду, залишеному родичами (див. Також "Мурашиний коло").

Багато комах непогано бачать. Наприклад, бабки при полюванні покладаються в основному саме на очі (див. Також: В темряві метелики уповільнюють швидкість зорового сприйняття, "Елементи", 27.06.2015).

Нарешті, багато видають звукові сигнали – найчастіше, для залучення партнера. Добре відомі гучні голоси цикад, часом заглушають все навколо, або значне тихіше стрекотіння цвіркунів. Сприймають комахи звукові сигнали свого або іншого виду за допомогою тимпанальной органів.

Втім, гучні звуки видають лише деякі комахи. Відповідно, і тимпанальной органом володіють далеко не всі. Але існує інший, теж звуковий, спосіб передачі та отримання інформації – за допомогою вібрацій. По суті, це теж звуки, але передавати не через повітря (як більшість сприймаються нами звуків), а через тверді поверхні. Важливо, що для сприйняття вібрації непотрібні якісь складні спеціалізовані утворення на зразок внутрішнього вуха хребетних тварин або тімпанальной органу деяких комах. Досить мати на тілі особливі чутливі волоски. Такі волоски є, наприклад, у тарганів, павуків (хоча вони і не комахи), гусениць і мурах (див. Відповідь на дитяче питання "Чи є у мурашки вуха? Чим чує мураха?"). Значення вібрацій в житті комах і в їх спілкуванні між собою явно недооцінений – на відміну від хімічного і "типового" звукового (передача звуку по повітрю) спілкування, що вивчається більш інтенсивно. Тим часом, для багатьох просто влаштованих комах (наприклад, личинок) передача інформації за допомогою вібрацій може виявитися важлива, адже інші звуки вони не можуть ні видавати, ні сприймати.

Групі вчених з Канади і Бразилії вдалося детально вивчити роль вібрацій в життя гусениць метелика-серпокрилкі Drepana arcuata. Цей вид широко поширений на північному сході Північної Америки. Гусениць можна знайти на листках різних видів берези (Betula spp.) і вільхи (Alnus spp.), якими вони харчуються. На ці ж листя дорослі метелики відкладають яйця, там же відбувається і окукливание гусениць.Раніше вже було відомо, що гусениці цього виду можуть видавати кілька типів вібрацій, які використовуються в різних ситуаціях. Як же протікає життя гусениць і що вони "говорять" один одному?

Метелики відкладають яйця купками (в середньому по 7,6 ± 5.8) на листя дерев (рис. 1, ab). З яєць з'являються маленькі гусениці. Як і інші комахи, вони ростуть не поступово, а в ході послідовних линьок, в результаті кожної з якої з'являється гусінь більшого розміру. Тому говорять про декілька послідовних віках гусениць – у даного виду їх чотири. Дрібні гусениці першого і другого віків (до досягнення 7-10 днів) тримаються невеликими згуртованими групами. Така група влаштовує собі загальний ажурний будиночок (або навіс) на аркуші з виділених ними ж самими шовкових ниток (рис. 1, а, c). Під навісом вони відпочивають, відлучаючись, щоб погодувати. Сенс такого спільного проведення часу не цілком ясний. Можливо, він якось допомагає захиститися від хижаків, оскільки шанси вижити для кожної конкретної гусениці в групі зростають просто статистично. А можливо, маленька гусінь просто не може побудувати хороший навіс в поодинці.

Гусениці видають чотири типи вібраційних сигналів.Для цього вони шкребуть по листу анальним сегментом, стукають або скребуть мандибулами (верхніми щелепами) або просто вібрують всім тілом (рис. 2). Цікаво, що для створення більшого ефекту анальний сегмент має спеціальний виріст (рис. 2, Б), А краю мандибул зазубрені (рис. 2, А). Завдяки обом цим структурам звук виходить голосніше. Навіщо ж потрібні ці звуки?

Мал. 2. Поведінка гусениць при випущенні чотирьох типів звуків. А – фотографія збільшеного кінця мандібули. Б – фотографія спеціалізованого виросту на анальному сегменті, яким гусениці шкребуть по листу. Малюнок з обговорюваної статті в Behavioral Ecology and Sociobiology; фото (А, Б) Зі статті J. E. Yack et al. 2001. Caterpillar talk: acoustically mediated territoriality in larval Lepidoptera

Для початку дослідники помітили, що гусениці мають явну схильність збиратися разом по кілька індивідуумів, споруджуючи загальний "будиночок" (див. Вище). Тому було вирішено з'ясувати, групуються вони активно або це відбувається випадково – просто тому, що яйця (з яких гусениці вилуплюються) зазвичай трапляються купками. Для цього брали гілочку берези паперової (Betula papyrifera) З 5-6 листям. На кожній лист садили по гусениці (щоб не завдати пошкодження, це робили за допомогою пензлика; рис. 3, а).Після закінчення декількох годин більшість гусениць зібралися в групи, по кілька на одному аркуші (рис. 3, b) – значить, групи утворюються цілком активно.

Мал. 3. Дизайн (a) І результати (b) Експерименту з вивчення формування груп маленькими гусеницями. Малюнок з обговорюваної статті в Behavioral Ecology and Sociobiology

Тепер треба було з'ясувати, які сигнали використовують гусениці для того, щоб відшукати своїх одноплемінників. Потенційно ці сигнали могли бути лише двох типів – запахові або звукові (гусениці практично не бачать). Дві групи експериментів в Y-подібному лабіринті (рис. 4) дозволили відкинути можливість використання запаху. У лабіринті гусениця могла повзти в одну з двох камер – праву або ліву. Якщо в одній з камер були інші гусениці, які до того ж видавали різні вібраційні сигнали, тестована гусениця повзла частіше туди (рис. 4, а). Якщо ж гусениць з камери прибирали, тестовані гусениці переваг правої або лівої камері віддавали (рис. 4, b). Тим часом, запах гусениць в камері залишався, адже експеримент проводили відразу після їх вилучення. Це і показало, що запах не є вирішальним стимулом.

Мал. 4. Експерименти в Y-подібному лабіринті.У тестованої гусениці був вибір, в яку з камер (праву або ліву) повзти. В одній з камер були інші гусениці (a), Або гусениць з камери прибрали, але їх запах залишився (b). графіки показують відсоток гусениць, що прийшли в праву або ліву частину лабіринту в кожному досвіді. Малюнок з обговорюваної статті в Behavioral Ecology and Sociobiology

Подивимося тепер, які саме звуки видають гусениці, активно збираючись в групи – тобто в експерименті, проілюстрованому на рис. 3. У цьому експерименті у всіх випадках можна було виділити гусеницю-резидента (Р), яка не міняла свого місця розташування, і візитера (В), приповзав до резиденту. Резидент завжди видавав вібрації до того, як до нього наближався візитер. Тому, з огляду на результати попередніх експериментів, можна думати, що ці звуки і залучали інших гусениць – візитерів. Найбільш часто резиденти шкребли анальним сегментом про лист (рис. 5, а). А ось коли візитер опинявся впритул до резиденту, той, по-перше, збільшував частоту випущення звуків, а по-друге, в його сигналізації починав переважати інший звук, що виходить від вібрації тілом. Візитер також видавав звуки, але їх частота була набагато менше, а типи звуків не залежали від відстані до резидента (рис. 5, b).Таким чином, поскребивая виростом анального сегмента по листу, гусениця як би зазиває до себе своїх товаришів. Але точно таке ж поскребиваніе може означати і щось зовсім протилежне. Для ілюстрації цього подивимося, як поводяться гусениці старших (третього і четвертого) віків, яким не менше 10 днів від народження.

Мал. 5. Частота різних типів вібраційних сигналів (кількість в хвилину) при формуванні групи; на кругових діаграмах показані частки сигналів різних типів. Резидент (Р) – це гусінь, яка знаходиться на місці і до якої повзе інша гусениця – візитер (В). A-D – зони листа, що знаходяться на різній відстані від резидента: візитер долає їх послідовно, від D (Найбільш віддаленої) до A. Малюнок з обговорюваної статті в Behavioral Ecology and Sociobiology

Підросли гусениці тримаються поодинці, а не групами. Уподобавши лист, вони споруджують тут власний навіс з шовкових ниток. Щоб погодувати, вони залишають свій будиночок і гризуть лист (рис. 6, зліва, 1). Для відпочинку повертаються в житло. Через кілька днів, коли лист уже помітно під'їду, вони залишають його, щоб знайти новий. Там вони знову будують собі навіс з ниток. Гусениця може змінити кілька листів, поки не прийде час окукливаться.Ясно, що потреби великих гусениць в їжі більше, ніж дрібних. Можливо, саме тому вони і тримаються поодинці. Більш того, гусениці-господарі даного листа проганяють звідси своїх родичів. На рис. 6 (зліва) показано, як це відбувається. Побачивши прибульців (або опонента в територіальному конфлікті), гусениця-резидент повертається в свій будиночок і негайно починає видавати вібраційні сигнали – найчастіше, скрібши анальним сегментом і стукаючи по листу мандибулами. Опонент наближається до резиденту. У деяких випадках він теж може почати видавати звуки, так що між гусеницями відбувається свого роду "акустична дуель". У великих гусениць і звуки голосніше, ніж у дрібних: людське вухо сприймає їх з відстані до 4-х метрів. Акустичної дуеллю протистояння гусениць зазвичай і закінчується – опонент ретирується, а резидент залишається при своєму. До бійки справа ніколи не доходить.

Мал. 6. зліва – територіальне поведінку гусениць старших вікових груп (кадри з відеоролика): 1 – резидент годується поза свого укриття з шовкових ниток; 2 – з'являється суперник, резидент тут же приповзає свого укриття (стрілки вказують на шлях суперника між кадрами 2 і 3); 3 – суперник намагається увійти в укриття резидента, при цьому останній активно видає вібраційні сигнали; 4 – переможений в акустичній дуелі суперник відповзає. справа – частота різних типів вібраційних сигналів резидента в залежності від відстані до опонента (MD – стукає мандибулами, AS – шкребе анальним сегментом, MScr – шкребе мандибулами). Фото і малюнок зі статті J. E. Yack et al. 2001. Caterpillar talk: acoustically mediated territoriality in larval Lepidoptera

Гусениці метелика-серпокрилкі – це єдиний вид гусениць, у яких детально вивчена роль вібраційних сигналів в спілкуванні. Детальні дослідження інших видів швидше за все виявлять схожі закономірності і у них.

джерело: C. Yadav, R. N. Guedes, S. M. Matheson, T. A. Timbers, J. E. Yack. Invitation by vibration: recruitment to feeding shelter in social caterpillars // Behavioral Ecology and Sociobiology. Published online 21 February 2017.

Олексій Опаев


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: