Ультразвуковое кваканье помогает китайским лягушкам находить друг друга

У лягушек Odorrana tormota, живущих в очень шумных местах, система звукового общения достигла небывалой для лягушек степени развития. Фото с сайта www.newscientist.com
У лягушек Odorrana tormota, живущих в очень шумных местах, система звукового общения достигла небывалой для лягушек степени развития. Фото с сайта www.newscientist.com

Китайские лягушки, обитающие в условиях постоянного громкого шума, выработали необычную систему звуковой коммуникации. Ее уникальными особенностями являются: кваканье в ультразвуковом диапазоне; сложные песни не только у самцов, но и у самок; комплексный ответ самца на звуковые «призывы» самки. По степени точности, с какой самцы ультразвуковой лягушки определяют направление на источник звука, они далеко превзошли всех амфибий и не уступают лучшим мастерам этого искусства среди позвоночных — совам, дельфинам, слонам и людям.

Два года назад китайские ученые обнаружили, что лягушки Amolops tormotus, живущие вблизи бурных горных ручьев, издают сигналы в ультразвуковом диапазоне, что позволяет им переквакать несмолкающий шум воды (см.: Китайские лягушки квакают в ультразвуковом диапазоне, «Элементы», 21.03.2006).

С тех пор лягушку успели переименовать. Специалисты по систематике амфибий установили, что данный вид следует относить к другому роду. Новое латинское название ультразвуковой лягушки — Odorrana tormota. Подобные «нововведения» происходят сплошь и рядом и являются естественным повседневным результатом рутинной работы зоологов-систематиков. Гораздо более интересны новые открытия, связанные с ультразвуковой коммуникацией этих необычных амфибий.

Группа исследователей из Китая и США, сообщившая об открытии ультразвукового кваканья в 2006 году, за минувшие два года обнаружила ряд новых неожиданных фактов. Выяснилось, что ультразвуковые сигналы издаются не только самцами, но и готовыми к размножению самками. Женская песня довольно сложна, сильно отличается от мужской и исполняется в более высоком частотном диапазоне, несмотря на то, что самки у этого вида больше самцов и имеют более крупные и «грубые» с виду голосовые связки.

Обычно у бесхвостых амфибий поют только самцы, а самки либо молча идут на зов, либо (у немногих видов) тихонько отвечают, причем смысл этого ответного сигнала не всегда очевиден. Самка может таким образом информировать самца о своем приближении или о готовности к размножению. Обычно голосовой аппарат у самок лягушек развит гораздо слабее, чем у самцов. Однако у самок Odorrana tormota он развит очень сильно. Какую же функцию выполняет женская песня «ультразвуковых лягушек»?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи воспроизводили запись ультразвуковой песни самки в местах естественного обитания лягушек данного вида. Находящиеся поблизости самцы немедленно отвечали на зов дружным кваканьем. Кроме того, они начинали уверенно и быстро двигаться к источнику звука. Со всех сторон самцы собирались к громкоговорителю. Исследователей удивила точность, с какой лягушки определяли направление. Амфибии вообще не очень сильны в этом: обычно они могут определить направление на источник звука лишь с точностью до 15–20 градусов. Ультразвуковые лягушки, судя по результатам полевых наблюдений, ориентировались значительно точнее.

Эксперименты были продолжены в лабораторных условиях в тихом помещении. Оказалось, что самцы издают в ответ на зов самки четыре типа сложных звуковых сигналов. Песня первого типа исполнялась как немедленная реакция на женское кваканье (через 30–90 миллисекунд после начала воспроизведения). В природе, где нужно перекрикивать шум воды, самцы исполняли эту песню на более высоких тонах, чем в тихой лаборатории. Песня второго типа исполнялась обычно после того, как женский зов временно умолкал (в эксперименте женская песня длительностью 150 мс воспроизводилась с интервалами в 15 с). Затем самец начинал быстро идти или прыгать к громкоговорителю, и в пути он пел песню третьего типа. Приблизившись к источнику звука, он исполнял четвертую песню.

Самец ультразвуковой лягушки быстро и безошибочно находит источник манящих звуков — брачной песни самки — и в итоге оказывается точно в центре мембраны громкоговорителя. Фото из обсуждаемой статьи в Nature
Самец ультразвуковой лягушки быстро и безошибочно находит источник манящих звуков — брачной песни самки — и в итоге оказывается точно в центре мембраны громкоговорителя. Фото из обсуждаемой статьи в Nature

Движение к громкоговорителю обычно начиналось с того, что самец поворачивался к источнику звука и совершал прыжок длиной от 30 до 75 см. Точность этого прыжка оказалась на удивление высокой. Ошибка в определении направления на источник звука составляла в среднем лишь 0,7°. До сих пор способность к столь точной локализации источника звука была зарегистрирована лишь у некоторых млекопитающих (дельфинов, слонов и людей), а также у сов, охотящихся на мелких зверьков. Данная особенность ультразвуковой лягушки тем более удивительна, что лягушка эта маленькая и расстояние от одного уха до другого у нее не превышает 1 см.

Таким образом, система звуковой коммуникации «ультразвуковой лягушки» оказалась уникальной во многих отношениях. Необычными для бесхвостых амфибий являются и сигналы в ультразвуковом диапазоне, и активное и громкое кваканье самок, и «универсальный» характер женского звукового сигнала, побуждающего самцов одновременно к ответному кваканью и к быстрому движению в сторону источника звука, и, наконец, удивительная точность и быстрота, с какой самцы находят самку, ориентируясь на ее голос. По-видимому, первопричиной развития всех этих уникальных особенностей была жизнь в условиях постоянного очень громкого шума, резко затруднявшего звуковую коммуникацию. Генетические, физиологические и нейробиологические механизмы, стоящие за необычными способностями ультразвуковой лягушки, еще только предстоит расшифровать.

Источник: Jun-Xian Shen, Albert S. Feng, Zhi-Min Xu, Zu-Lin Yu, Victoria S. Arch, Xin-Jian Yu, Peter M. Narins. Ultrasonic frogs show hyperacute phonotaxis to female courtship calls // Nature. Advance online publication 11 May 2008.

См. также:
1) Китайские лягушки квакают в ультразвуковом диапазоне, «Элементы», 21.03.2006.
2) Половые предпочтения у жаб зависят от размера лужи, «Элементы», 12.11.2007.

Александр Марков


0
Написать комментарий


    Другие новости


    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»