Есть ли у муравья уши? Чем слышит муравей?

Рис. © Е.В.

Берясь за этот вопрос, я думал: «Ну, уж про муравьев-то всё наверняка известно — и что, и как, и чем они слышат!» Оказалось — ничего подобного! Для мирмекологов (так называют специалистов по муравьям) несомненно только одно: муравьи умеют общаться с помощью звуков. И раз так — значит, у них совершенно точно есть слух и органы, которые (с довольно большой натяжкой) можно назвать ушами.

А «уши» муравьиные нисколечко не похожи на то, что мы с вами привыкли называть этим красивым словом. И «ушей» этих несколько видов. И слух — отнюдь не единственная их функция. И расположены они не только на голове, но и... Ладно, обо всём по порядку.

Как известно, звуки могут распространяться не только по воздуху, но и по жидкости (например, воде) и даже по твердым телам (например, почве, стволам деревьев и листьям). И если для людей важнее всего «воздушные» звуки, то для муравьев, которые всю свою жизнь ползают по земле, деревьям и другим твердым вещам, огромное значение имеют «твердые» звуки. (В принципе, человек тоже способен слышать «твердосубстратные» звуки. Вспомните Василису Прекрасную, которая прикладывает ухо к земле, чтобы услышать, далеко ли скачет Кащей Бессмертный на своем богатырском коне.)

А чтобы такие «твердые» звуки распознать, нужно уметь воспринимать вибрации, колебания субстрата. И для этого мало двух ушей на голове — органы слуха должны быть расположены везде, где только организм соприкасается со «звучащей» поверхностью, то есть практически по всему телу.

Рис. 1. Строение хордотонального органа
Рис. 1. Строение хордотонального органа. Сколопидии, как струны, натянуты между кутикулой и гибкой мембраной. Когда кутикула сдвигается, она тянет за собой сколопидий и вызывает возбуждение расположенного в этом сколопидии нейрона. Изображение с сайта what-when-how.com

По строению эти органы тоже ничуть не похожи на уши людей или, скажем, зайцев. Поскольку они не должны воспринимать пролетающие в воздухе волны, то им совершенно ни к чему тот наружный «уловитель» в виде раковины, который мы и привыкли называть ухом. А состоят эти слуховые органы из своеобразных «струн» (они называются сколопидии), натянутых между кутикулой (наружным скелетом насекомого) и специальной гибкой мембраной. Каждый сколопидий состоит из трех клеток, одна из которых — нервная. Если поверхность, к которой прикасается муравей, станет колебаться, то кутикула начнет тянуть сколопидий. Когда сколопидий растягивается, то нервная клетка под воздействием натяжения возбуждается и отправляет импульс в соответствующий нервный узел. Таким образом колебания поверхности превращаются в нервные импульсы, и муравей слышит звук. Вышеописанные органы называются хордотональными и занимаются не только различением звуков, но также и проприоцепцией — то есть они чувствуют растяжение мышц и определяют положение тела в пространстве.

Итак, с «твердыми» звуками мы разобрались. Но слышит ли муравей также «воздушные» звуки? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет, однако можно экстраполировать на муравьев данные, полученные на других насекомых — например, комарах и мухах.

А мухи и комары умеют слышать «воздушные» звуки с помощью специальных щетинок, расположенных на усиках. Звуковая волна шевелит такую щетинку, щетинка тянет за сколопидий, от этого расположенный в сколопидии нейрон разряжается и отправляет в нервный узел импульс. Такие органы слуха называются джонстоновыми органами. Они являются подтипом хордотональных органов и чувствительны только в ближнем поле (обычно на расстоянии не более десятков сантиметров). Нетрудно понять, что они будут ощущать не только звуки как таковые, но и любое колебание воздуха — например, ветер, вызванный приближающейся мухобойкой.

И кроме того, у насекомых есть еще один вид органов чувств, способных к восприятию звуков, — трихоидные сенсиллы. Этим сложным словосочетанием называются крохотные щетинки на теле насекомого. Эти щетинки непосредственно (а не через сколопидий, как джонстоновы органы) соединены с нервным окончанием, и, когда звуковая волна (или просто ветер) колеблет трихоидные сенсиллы, нервное окончание возбуждается и генерирует импульс, и в результате информация о колебаниях доходит до соответствующего нервного узла. У муравьев есть трихоидные сенсиллы, но вот достаточно ли они чувствительны, чтобы воспринимать звуки, до сих пор окончательно не выяснено.

Рис. 2. На усиках муравья расположены джонстоновы органы, а также много трихоидных сенсилл, но неизвестно, достаточно ли они чувствительны, чтобы слышать звуки
Рис. 2. Усики муравья (электронная микрофотография). На усиках расположены джонстоновы органы, а также много трихоидных сенсилл, но неизвестно, достаточно ли они чувствительны, чтобы слышать звуки. Длина масштабной линейки на верхнем рисунке 500 мкм, на нижнем — 200 мкм. Фото из статьи: R. Hickling and R. L. Brown. Analysis of acoustic communication by ants // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4. Pp. 1920–1929

Зато кое-что известно насчет того, как муравьи используют звуковую сигнализацию.

Например, муравьи-кампонотусы, или древоточцы, выгрызающие свои гнезда в древесине, ударяют челюстями или брюшком по стенкам гнезда, чтобы призвать сородичей на его защиту.

А еще многие муравьи умеют стрекотать, потирая брюшком о специальные «тёрки» на стебельке между грудью и брюшком (рис. 3). Стрекот получается еле слышным, человеческое ухо едва различает его даже на близком расстоянии. Однако муравьям такой громкости достаточно, и они прекрасно могут общаться друг с другом с помощью стрекотания.

Рис. 3. Большинство муравьев издают звуки с помощью трения брюшка (Gaster) о стебелек (Postpetiole)
Рис. 3. Большинство муравьев издают звуки с помощью трения брюшка (Gaster) о стебелек (Postpetiole). Фото из статьи: R. Hickling and R. L. Brown. Analysis of acoustic communication by ants // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4. Pp. 1920–1929

Например, это стрекотание передается через почву. Сородичи могу откопать закопанного в песок муравья, услышав его «крики о помощи».

И через листья и ветви деревьев вибрация от стрекотания тоже передается. Используют это некоторые муравьи весьма неожиданным образом. Оказалось, что у муравьев-листорезов вибрация брюшка передается к челюстям (мандибулам). Когда мандибулы режут лист, то вибрируют с частотой около 1 кГц (тысячу раз в секунду!). Благодаря этому лист режется если и не быстрее, то ровнее и аккуратнее.

А позже выяснилось, что муравьи чаще стрекочут, когда режут не более жесткие, а более вкусные листья! Оказалось, что при этом к более крупным рабочим муравьям подбегают более мелкие. Потом крупный рабочий тащит срезанный лист в муравейник, а мелкие забираются на лист и едут на нём. Но они не просто катаются, а, например, защищают рабочих-носильщиков от мух, которые пытаются отложить на тело крупных рабочих свои яички.

Недавно выяснилось, что звуки для общения используют не только муравьи, но и их паразиты. В муравейнике обычно живут сотни видов других насекомых. Среди них — гусеницы некоторых бабочек-голубянок. Эти гусеницы похожи на личинку определенного вида муравьев по виду, а главное, по запаху. Рабочие муравьи, найдя такую гусеницу, тащат ее в гнездо. Гусеницы некоторых видов продолжают так хорошо подражать личинкам, что рабочие муравьи кормят их, как своих собственных младших сестер (рабочие муравьи — это бесплодные самки, а личинки — их сестры).

Недавно выяснилось, что гусеницы и куколки «голубянок-кукушат» издают звуки, подражая взрослым муравьям. При этом, как оказалось, у муравьев-хозяев (одного из видов рода Myrmica) матки и рабочие муравьи стрекочут по-разному. Если проигрывать рабочим звуки, издаваемые маткой, они окружают источник звука и принимают характерные «защитные» позы, как будто охраняют настоящую матку. Хитрые гусеницы и куколки голубянок подражают именно звукам матки, и рабочие муравьи бросаются их охранять!

Этот пример показывает, что звуки могут играть в жизни муравьиной семьи важную роль: в частности, королевский «хорошо поставленный голос» помогает матке занимать высшую ступень в иерархии. А значит, муравьи хорошо различают разные звуки своих сородичей — чем бы они ни слышали...

Автор благодарен Н. Г. Бибикову, А. А. Захарову и Вере Башмаковой
за консультации и помощь при подготовке ответа.

Ответил: Сергей Глаголев


11
Показать комментарии (11)
Свернуть комментарии (11)

  • eco2@ukr.net  | 08.02.2012 | 10:23 Ответить
    Уважаемый Сергей!
    В своём пояснении Вы описали интересное поведение гусениц "некоторых бабочек-голубянок", похожих на личинки определенных видов муравьев.
    И в качестве примера упомянули "одного из видов рода Mirmica".

    Я подобные захватывающие воображение примеры использую в популярных
    лекциях-экскурсиях на о.Хортице для студентов биологов и географов. Голубянки и шашечницы постоянно вертятся перед глазами на экскурсиях.

    В связи с этим не могли бы Вы уточнить:
    а) личинки каких голубянок паразитируют в муравейниках в нашей средней
    полосе (а еще точнее - на юго-востоке Украины, в Запорожье) - если,
    конечно, таковые вообще имеются в наших краях.
    б) Какой вид из рода Mirmica конкретно? - очень хочется, чтобы это был
    тоже наш муравей.

    Если Вам не трудно, желательно и ссылки на первоисточники.

    Буду чрезвычайно признателен!

    Анатолий Лёвин, Запорожье
    Ответить
    • glagol > eco2@ukr.net | 09.02.2012 | 23:56 Ответить
      Здравствуйте, Анатолий!

      Communicative & Integrative Biology 3:2, 169-171; March/April 2010; © 2010 Landes Bioscience
      Corruption of ant acoustical signals by mimetic social parasites Maculinea butterflies achieve elevated status in host societies by mimicking the acoustics of queen ants. Jeremy A. Thomas,1,2,* Karsten Schönrogge,2 Simona Bonelli,3 Francesca Barbero2,3 and Emilio Balletto3
      1Department of Zoology; University of Oxford; Oxford, UK; 2Centre for Ecology and Hydrology; Wallingford, Oxfordshire UK;
      3Università degli Studi di Torino; Dipartimento di Biologia Animale e dell’Uomo Laboratorio di Zoologia; Turin, Italy.
      Correspondence to: Jeremy A. Thomas;
      Email: jeremy.thomas@zoo.ox.ac.uk

      Виды мирмецид, на которых они работали - Mirmica schencki и M.sabuleti, а голубянки - Maculinae arion и M.rebeli. А про Украину - это уж Вам виднее, я не специалист по голубянкам.

      Успехов!
      Ответить
  • TimK  | 04.07.2012 | 13:53 Ответить
    В статье написано: " у муравьев-хозяев (одного из видов рода Mirmica)"
    Думаю, имеется ввиду род Myrmica.
    Ответить
    • editor > TimK | 04.07.2012 | 16:26 Ответить
      Спасибо, исправили.
      Ответить
  • Yury22  | 13.08.2012 | 15:56 Ответить
    Всё очень интересно."Юрий
    Ответить
  • Yury22  | 13.08.2012 | 16:00 Ответить
    Красивые фото.
    Ответить
  • Axumaron  | 21.06.2013 | 08:06 Ответить
    Как слышат, это понятно и интересно, но что на счёт дыхания, в смысле обмена газами с окружающей средой? Я так понял вопрос был именно такой)
    Ответить
  • Lichu  | 23.07.2013 | 14:02 Ответить
    А на какой частоте общаются муравьи? Возможно ли создать прибор - глушитель этих частот?
    Просто на даче - муравьи оказываются вредителями - разносят тлю на деревья. Получается, если воткнуть в землю вибратор на частоте их общения - разрушится их связь - и они покинут участок )
    Ответить
    • BeggerBro > Lichu | 30.03.2014 | 19:40 Ответить
      Ну это вы уже совсем из области фантастики, мне кажестя. )
      Ответить
    • GogaRostov > Lichu | 05.05.2014 | 16:10 Ответить
      Оригинальная идея! Причём, заметьте, Ваш способ борьбы с насекомыми-вредителями будет абсолютно экологически чистым. И реализация очень простая - всего-то надо исследовать спектр муравьиных звуковых частот.
      Ответить
      • VladNSK > GogaRostov | 11.11.2015 | 08:11 Ответить
        А если повезет с выбором частоты, то уйдут не только муравьи, но и соседи по дачному участку.
        Ответить
Написать комментарий

Другие вопросы


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»