Насекомые-музыканты

В большом концерте, который в летнее время звучит в полях, лугах и лесах, насекомые не самые последние участники. Прирожденные оркестранты — одни любители, другие профессионалы, — они с блеском владеют самыми неожиданными инструментами. Некоторые насекомые — признанные музыканты; они самым непринужденным образом издают звуки, которые являются выражением их существа. Для этого у них есть специальный звуковой аппарат, которым они пользуются в соответствии с обстоятельствами, вызывая определенные психические или физиологические реакции у своих врагов или сородичей.

Другие кажутся нам немыми или, по крайней мере, создают шумы только произвольно, безотносительно к тому или иному моменту своего существования, или издают их в диапазоне, не слышимом для человеческого уха. Так, муравьи и клопы, которых мы по традиции считаем абсолютно немыми, издают характерные звуки.

У некоторых муравьев в нижней части брюшка имеется покрытым бороздками участок, о который трется поперечный гребешок предыдущего сегмента. С помощью скурпулезнейших исследований Р. П. Репье показал, что муравьи посредством этого аппарата способны издавать звуки. Интенсивность этой музыки у некоторых муравьев очень слаба, а у других бывает настолько сильной, что человек различает ее на расстоянии в два-три метра.

У хищных клопов на нижней стороне груди имеется продольный желобок, дно которого пересечено поперечными бороздками. Голова клопа похожа на изогнутую шпору, нечто вроде мощного кривого клюва. Этим «клювом»-хоботком насекомое пользуется, чтобы прокалывать свои жертвы и высасывать из них соки. В обычном состоянии хоботок отогнут назад и входит в желобок, как лезвие перочинного ножа в рукоятку. И стоит только клопу быстро приподнять и опустить голову, как кончик хоботка чиркает по дну желобка с бороздками, и возникает слабое стрекотание, которое можно услышать, лишь поднеся насекомое к уху.

Звуки издают и некоторые жуки, например, усачи. Как только они вступают в конфликт с другими насекомыми или на них нападает хищник, можно слышать тихий, обычно едва различимый скрип. Правда, крупные насекомые, как, например, дубовый усач, издают звуки, которые можно услышать более чем за метр. Звуки эта возникают от трения друг о друга двух сегментов грудного отдела.

А у кузнечиков (почти у всех) есть специальные стрекочущие органы. В принципе они одинаковы и отличаются друг от друга лишь деталями строения и способами использования. У обычных больших зеленых кузнечиков, стрекотание которых наполняет ночи с июля по октябрь, «поют» полька самцы. Их музыкальный инструмент расположен на надкрыльях. На правом надкрылье насекомого имеется круглая перепонка из гладкого тонкого хитина, натянутая, как на барабан, на жесткую рамку из жилок; эта вибрирующая поверхность называется зеркальцем, или тимпаном.

Края зеркальца похожи на твердый изогнутый валик. Это «струна». Что касается «смычка», то он, естественно, расположен на внутренней поверхности другого надкрылья, левого, которое всегда лежит поверх правого. Это толстая жилка с мелкими зубчиками, их около 30. Сдвигая и раздвигая надкрылья, кузнечик заставляет крап зубчатого гребня касаться «струны»; раздается стрекотание. Оно было бы очень слабым, если бы кузнечик не имел своеобразной резонансной камеры, образованной брюшком и надкрыльями.

Движение надкрыльями дает очень сильное, у некоторых видов пронзительное, стрекотание, в котором внимательное ухо может различить два различных тона. Один получается при разведении, а другой — при сведении надкрыльев. В тихую ночь песня зеленого кузнечика слышится более чем за тридцать метров. Самки кузнечиков такого музыкального аппарата не имеют.

Трели сверчков в общем не особенно отличаются от музыки кузнечиков. Можно выделить разве только сверчка-трубачика — одного из самых великолепных музыкантов в мире насекомых. Это — нежное, хрупкое, почти прозрачное насекомое цвета слоновой кости, с крыльями более длинными, чем у других сверчков. Это деликатное существо не в состоянии вырыть себе норку. И обитает на благоухающих деревьях и кустах, которые растут на солнечной стороне холмов. С наступлением ночи сверчок заводит свою песню. Самое удивительное то, что он может создать иллюзию пения одновременно в разных местах. Фабр называет его чревовещателем.

Стрекотание этого сверчка также вызывается трением над крыльев, но насекомое в отличие от своих сородичей не довольствуется легким подъемом крыльев, оно ставит их за спиной вертикально, как паруса. Двигая надкрыльями, как ножницами, сверчок часами выводит нежную звонкую трель. А эффект чревовещания вызывается медленным перемещением насекомого во время пения. Распространение звука у сверчка очень направленное, и достаточно поворота на месте на несколько градусов, чтобы возникла иллюзия звука, идущего из другой точки.

Медведка стрекочет обычно у входа в нору, которая постепенно расширяется, как раструб духового инструмента. Так же, как сверчок и кузнечик, медведка движет надкрыльями, потирая их одно о другое. При этом голова насекомого спрятана в норке.

Но подлинный и полный свой смысл слова «музыканты» и «музыкальные инструменты» приобретают только по отношению к цикадам. У цикад звуковой аппарат независим от других органов. Это музыкальный инструмент в чистом виде.

На брюшке самца цикады — самка не музыкальна и песен не поет — есть две широкие полукруглые пластины, задние концы которых свободны. Это крышечки, приподняв которые можно обнаружить сам звуковой аппарат. Главными частями аппарата являются три перепонки: наружная — тимпан, мягкая передняя и жесткая задняя — зеркальце. К тимпану подходит большая мышца (около 3 миллиметров в диаметре и длиной в 5 миллиметров), которая другим концом касается мощной хитиновой арки, образованной в груди насекомого. Сжатие мышцы деформирует тимпан. За 1/20 000 секунды тимпан из выпуклого становится вогнутым; при этом получается резкий звук, подобный тому, какой мы слышим, когда ударяют по металлическому листу. Упругий тимпан тотчас восстанавливает свою первоначальную форму, а мышца немедленно опять его выгибает.

Эта вибрация вызывается нервным импульсом, передавшимся мышце. Каждый нервный импульс вызывает целый ряд последовательных сжатий. Этим изъясняется почти автоматическое непрерывное хлопанье тимпана и удивительная быстрота этих движений: несколько сот циклов в секунду!

Колебания усиливаются тремя полостями, расположенными в брюшке насекомого. Одна из них — центральная представляет собой обширную резонансную камеру объемом около кубического сантиметра. Камеры ограничены туго натянутыми окошками из слюдообразной пленки, разрушение которой вызывает полную немоту насекомого.

Цикада варьирует свой мотив, очень быстро и ритмично приподымая и опуская брюшко, это движение освобождает крышечки, прикрывающие резонансные камеры,— раздается мощное прерывистое «пение». Музыкальная фраза у цикад длится от 12 до 15 секунд; в тихую погоду насекомое можно услышать в более чем за 100 метров («песню» одного из индийских видов цикад можно услышать, даже находясь на расстоянии 800 метров).

Как обычно считают, «песни» насекомых — это сигнал для других особей того же вида. Значит, следует ожидать, что у них есть органы слуха, воспринимающие сигнал. Действительно, «уши» у насекомых есть, хотя их местонахождение на теле часто бывает весьма неожиданным. Так, например, известно, что у кузнечиков органы слуха расположены на передних голенях. Они представляют собой две продольные щели, с каждой стороны. Эти узкие щели скрывают полости, в которых натянуты тонкие мембраны, названные по аналогии с человеческим ухом тимпанами. Точно так же, как и наше ухо, имеющее евстахиеву трубу, которая обеспечивает одинаковое давление воздуха с обеих сторон тимпана и позволяет этой мембране колебаться, ухо насекомого снабжено дыхательной трахеей, позволяющей воздуху поступать за тимпан.

У кобылок органы слуха находятся по бокам брюшка, у цикад — внизу брюшка. Аналогия с человеческим ухом этим не ограничивается. Она распространяется даже на воспринимающие органы. У нашего уха имеется кортиев орган и слуховой нервный бугор, чувствительный к колебаниям; у насекомых также есть слуховой бугор, но совсем другой природы и состоящий из удивительных чувствительных органов, которые называются сколопидиями. Они имеют маленький внутренний стебелек, как бы микроскопический язычок колокола, со сверхвысокой чувствительностью. И не удивительно, что насекомые, одаренные такими тонкими детекторами, обладают замечательно острым слухом.

Исследователям удалось уловить и проанализировать импульсы, проходящие по слуховым нервным волокнам, измерить их, выявить соотношения между ними и звуками. И неизвестно, чему следует больше удивляться — ювелирной работе природы или настойчивости исследователей, сумевших разобраться в этих тончайших устройствах. Острота слуха некоторых насекомых вовсе не обозначает, что их интересуют всякие звуки. Для каждого вида имеется крайне ограниченная полоса звуков, вызывающих реакцию насекомого. Поэтому понятно, что раньше многие исследователи считали, что насекомые глухи или обладают, в крайнем случае, очень несовершенным слухом. Какова же реакция насекомых на музыку им подобных? Что означают различные мелодии?

Чтобы изучать издаваемые насекомым звуки и их значение, нельзя ограничиваться только полевыми наблюдениями. Необходимо иметь возможность тщательно анализировать звуки, измерять их частоту, силу, ритм повторения отдельных фраз при любых обстоятельствах жизни насекомого. С другой стороны, чтобы уяснить реакцию насекомого на тот или иной звуковой сигнал, нужно очень много раз повторять его. Были разработаны различные методы записи, анализа и воспроизведения звуков. Для записи звуков используются очень чувствительные микрофоны — мембранные и особенно пьезоэлектрические. Полученные таким путем электрические сигналы необходимо усиливать. Это делается с помощью ламповых или полупроводниковых многокаскадных усилителей. Лишь после усиления сигнал можно записать. Для этого используют магнитофоны с очень большой скоростью движения ленты, чтобы «не потерять» звуков повышенной частоты, которые так важны в жизни насекомых.

С помощью спектрографов в лаборатории ведут тщательный анализ записи по времени. Силу звуковых сигналов замеряют децибеллметрами. Что касается воспроизведения сигналов, то здесь применяют динамики и даже попофоны, которые лучше передают повышенные частоты, из-за того что их вибрирующие элементы — ионизированные газы — лишены инерции. Наконец, экспериментаторы располагают многочисленными звукоподражающими приборами.

Значение издаваемых насекомыми звуков очень разнообразно. Прежде всего, это рефлекторное стрекотание — ответ насекомого на внешний раздражитель. Так, жуки-усачи скрипят, если их схватить, или если на них нападет хищник, или какое-то насекомое побеспокоит их во время еды. Звук в этом случае связан с защитными движениями и сопровождает состояние тревоги животного. То же самое происходит при драках и суматохе.

Эфппингеры стрекочут, когда на них нападают или когда они борются между собой за пищу (беспорядочные «крики» нужно отличать от систематически повторяемых, которые связаны с брачным периодом). У некоторых муравьев стрекотание – сигнал тревоги и средство предупреждения коллектива об опасности. Звуки, издаваемые насекомыми без определенной причины, называют «безразличным» стрекотанием. Таковы песни сверчка, зеленого кузнечика, наполняющего ночь своей непрерывной музыкой, и звенящих под солнцем бурых кобылок, пение цикад. Однако теперь выяснено, что звучание всех этих насекомых не зависят только от определенных внешних факторов (свет, температура, влажность), но и от их внутреннего физиологического состояния. Эти насекомые стрекочут только тогда, когда они достигли половой зрелости.

Значит, эту музыку считали безразличной просто за неимением лучшего, а более глубокое ее изучение наверняка покажет, что она играет важную роль в поведении насекомого. И, возможно, окажемся, что пение цикад это не просто явление коллективного возбуждения, бесплатный расход энергии. По всей вероятности, песня самца цикады это «звучащий маяк», призывающий самок, своего рода серенада. Интересно заметить, что цикад-самок можно привлечь самыми различными шумами. Они, безусловно, гораздо чувствительней к ритму, а не к природе звука.

Известно, что у птиц пение самца является своего рода предупреждением, оно означает, что певец намерен защищать свои исключительные права на вполне определенную территорию, которая необходима для существования семьи. Такие территории существуют и у некоторых насекомых. Так, например, трубачик-самец никогда не поет, если он находится вне своей зоны. Если к его владению приближается самец-конкурент, он заводит особую песню-предупреждение. Когда же долг защиты территории выполнен, сверчок продолжает свое обычное непрерывное стрекотание. Это стрекотание длится с заката солнца до раннего утра и издавна считалось «безразличным». Теперь известно, что он этим стремится привлечь самок. Когда самка оказывается рядом, он меняет мелодию и заводит «песню ухаживания», которую она должна долго выслушивать.

Таким образом, в распоряжении сверчка-трубачика по крайней мере три различных выражения; предупреждение, призыв и ухаживание. У других прямокрылых «словарь» еще более обширен: одна из кобылок обладает, по меньшей мере, шестью сигналами. Исследователям придется еще много работать, чтобы выяснить роль звуков в жизни насекомых.

Автор: Жан Пьер, перевод с французского.