Выживание в воздухе

Две основные стратегии защиты — это избегать встречи с хищником и минимизировать риск, если она все-таки состоялась.

Некоторые обычные способы защиты будут срабатывать против летучих мышей, а некоторые — нет. Подумайте, какие оригинальные варианты защиты могут прийти на смену «неработающим».

Можно, конечно, посоветовать при ответе на такой вопрос представить себя на месте жертвы. Но человек в ходе эволюции выработал способы защиты от львов и леопардов, а не от летучих мышей: ему трудно вообразить себя на месте бражника или совки. Поэтому продуктивнее воспользоваться аналогиями из области техники: соревнование хищников и жертв во многом похоже на гонку вооружений.

Сначала обсудим способы защиты, прямо не связанные с использованием эхолокации летучими мышами.

1. По условиям задачи, бабочки не могут полностью отказаться от полетов. Но для уменьшения вероятности встречи с хищником и риска быть съеденными они могут менять график, маршруты и другие параметры полетов.

    1.1. Бабочки могут сокращать продолжительность полетов до минимума.

    1.2. Они могут летать в такое время суток или при таких погодных условиях, когда активность летучих мышей минимальна. Кстати, словосочетание «ночные бабочки» может иметь в энтомологии два значения: первое — бабочки, ведущие ночной образ жизни; второе — то, что в английском языке называется moths, то есть большинство бабочек, не относящихся к булавоусым. Так вот, если говорить о ночных бабочках во втором значении, то некоторые из них летают в основном днем. Так, бражник-языкан летает днем, а в южных районах — вечером (когда не так жарко и бражнику не так грозит перегрев) и лишь изредка — ночью. Этот же вид может летать в дождь, а летучие мыши стараются в дождливую погоду не летать.

    1.3. Бабочки могут летать в такие сезоны, когда активность летучих мышей минимальна. Например, зимние совки и некоторые пяденицы летают либо в октябре–ноябре (когда многие летучие мыши уже впадают в спячку), либо в марте–апреле (когда они еще не проснулись). Правда, одно скандинавское исследование показало, что мыши все-таки летают в то же время, что и «зимние» пяденицы, так что этим медленно порхающим бабочкам приходится искать другие способы защиты.

    1.4. У некоторых видов летают только самцы (их «не так жалко», если один самец может оплодотворить нескольких самок), а бескрылые самки сидят неподвижно и тем самым хорошо защищены.

    1.5. Бабочки могут летать близко к поверхности земли или среди ветвей, где летучим мышам опасно на них охотиться.

    1.6. При приближении хищника бабочка может менять направление полета — лететь зигзагами, делать петли, складывать крылья и камнем падать вниз. Это затрудняет задачу хищника.

    1.7. Некоторые бабочки (крупные бражники) могут поспорить в скорости полета с летучими мышами, так что улетают от них и без ухищрений.

2. Защитой от хищников часто служат размеры. При слишком мелком размере жертвы могут не окупаться затраты энергии на ее поимку. Кроме того, мелкую жертву труднее обнаружить как с помощью зрения, так и с помощью эхолокации. Крупные бражники по размеру сравнимы с мелкими летучими мышами, и показано, что мыши предпочитают на них не нападать. (Почему — не очень ясно; активных способов защиты у бабочек нет. Может быть, схватив такую добычу, мышь рискует вместе с ней упасть на землю.)

3. Часто защитой от хищника служат ядовитость, неприятный вкус или запах. Есть и ядовитые ночные бабочки (например, многие медведицы). По крайней мере, некоторых из них летучие мыши не ловят и не едят.

Теперь перейдем ко второй части ответа — рассмотрим, как защита может быть связана с эхолокацией. Прежде всего, этот способ охоты мышей позволяет их жертвам вовремя заметить хищника.

4. Хотя некоторые бабочки ничего не слышат, у многих групп (в семи разных надсемействах) есть органы слуха. У большинства видов это тимпанальные (видоизмененные хордотональные) органы на сегментах брюшка или груди (см. Есть ли у муравья уши? Чем слышит муравей?), а у бражников — особые органы на ротовых частях. И «настроены» эти уши как раз на ультразвуковые сигналы летучих мышей: их максимальная чувствительность лежит у большинства бабочек в диапазоне от 20 до 60 килогерц. Более того, уши «местных» бабочек подстроены под звуковые сигналы «местных» летучих мышей — во всяком случае, в умеренных широтах, где летучие мыши не очень разнообразны. Слух дает бабочкам хорошую фору: они могут услышать мышь на расстоянии 30–40 м, а мышь обычно «засекает» жертву только с дистанции 1–4 м.

Устройство ушей помогает бабочкам определять направление на источник ультразвука и расстояние до него. Если хищник еще далеко, то бабочка обычно просто ускоряет полет и летит от источника сигнала. Если летучая мышь уже близко, бабочка начинает метаться из стороны в сторону или падает вниз.

5. Многие ночные бабочки могут сами испускать ультразвуки. При этом лишь некоторые виды используют их для внутривидового общения. Как же это может помогать в защите от летучих мышей?

    5.1. Во-первых, сигналы могут предупреждать о ядовитости жертвы. Предупреждающая окраска медведиц не действует в темноте, а вот противный писк может быть для хищника сигналом «не тронь меня». Эта роль ультразвуковых сигналов бабочек считается доказанной.

    5.2. Дневные жертвы «подражают» друг другу окраской и формой тела. Безобидные жертвы могут подражать ядовитым (бейтсовская мимикрия), а несколько ядовитых видов — друг другу (мюллеровская мимикрия). Логично было предположить, что у бабочек может существовать «акустическая мимикрия». И она действительно была обнаружена (см. J. Barber, W. Conner, 2007. Acoustic mimicry in a predator–prey interaction). Выросшие в неволе летучие мыши быстро научились избегать невкусных медведиц, предупреждающих хищника писком. После этого они перестали хватать и два других пищащих вида бабочек, один из которых был ядовитым, а другой безобидным. Позднее в этом эксперименте мыши (но не все, а только некоторые, самые способные) научились отличать съедобный вид от несъедобных.

    5.3. Доказано также, что громкий ультразвуковой писк может отпугивать неопытных мышей, ранее не встречавшихся с пищащими жертвами.

    5.4. Писк бабочек может создавать помехи для эхолокации. Такой способ защиты доказан по крайней мере для одного вида съедобных медведиц, Bertholdia trigona (см. A. Corcoran, W. Conner, 2012. Sonar jamming in the field: effectiveness and behavior of a unique prey defense). Бабочка издает очень громкий писк с той же частотой, что и сигнал летучей мыши. Этот сигнал жертвы, видимо, создает «ложное эхо» и дезориентирует хищника на последних стадиях охоты, снижая эффективность поимки бабочки в 10 раз.

    5.5. Выдвигались и другие гипотезы о защитной роли звуковых сигналов бабочек. Например, Д. Н. Лапшин предполагает, что совки могут снижать частоту звуковых сигналов, имитируя более крупных жертв и обманывая хищника (см. Д. Н. Лапшин, 2005. Эхолокационная система бабочек).

6. Во многих популярных статьях и книгах утверждается, что опушение, свойственное ночным бабочкам, поглощает или рассеивает ультразвук. Но найти научные статьи, которые это подтверждают, мне не удалось. Может быть, никто на самом деле не пробовал удалять волоски и сравнивать эффективность охоты мышей на голых и опушенных жертв.

Зато оказалось, что длинные выросты на крыльях крупной павлиноглазки Actias luna тоже создают своего рода «ложную цель» (см. Luna Moths’ Gorgeous Wings Throw Off Bat Attacks). Отражая ультразвук, они отвлекают внимание летучих мышей от туловища бабочки (рис. 2). Параметры полета бабочек с выростами и без них практически не отличаются; но при атаке мышей на закрепленную жертву выживаемость павлиноглазок с целыми выростами оказалась в несколько раз выше, чем после их удаления.

Рис. 2. Длинные хвосты сатурнии луны оказались защитой от «ультразвуковых атак» летучих мышей. Фото с сайта smithsonianmag.com

Бабочки, по меркам насекомых, — молодой отряд. Появились они, видимо, около 200 млн лет назад. Но по-настоящему разнообразными и многочисленными они стали всего 100 млн лет назад — после того как в середине мелового периода цветковые растения потеснили голосеменных. В те времена на бабочек в воздухе могли охотиться хищные насекомые, а из позвоночных — мелкие птерозавры, оперенные динозавры и первые птицы. Все эти хищники, видимо, вели дневной образ жизни и ориентировались с помощью зрения.

К концу мела многие насекомые (в том числе и бабочки) уже вели ночной образ жизни, и в те времена это само по себе могло служить защитой от хищников. Но всё хорошее когда-нибудь кончается: вскоре после вымирания динозавров появились летучие мыши. Сначала они научились летать, а потом освоили ультразвуковую эхолокацию.

С тех пор — последние 50–60 миллионов лет — идет «гонка вооружений» между летучими мышами и ночными бабочками. Очевидно, что многие признаки бабочек и других ночных насекомых возникли из-за этой гонки на выживание. Например, органы «ультразвукового слуха» возникли не только в разных линиях эволюции чешуекрылых, но и у богомолов, сетчатокрылых и других насекомых. Все эти насекомые не используют ультразвук для коммуникации, и слух нужен им в первую очередь для защиты от летучих мышей.

В данном случае в эволюционной гонке не оказалось победителей и проигравших: обе группы процветают. Только к двум семействам — совки и пяденицы — относится около трети всех бабочек, а всего ночной образ жизни ведет 70–80% видов этого огромного отряда. Но мы часто не осознаем, что и рукокрылые по числу видов — второй после грызунов отряд млекопитающих. Примерно половина видов млекопитающих приходится на долю грызунов, а из оставшихся половина (1200 видов) — это летучие мыши. Питаются они почти всем, чем можно, — от фруктов и нектара до рыб, мышей и лягушек. И все-таки около 70% летучих мышей насекомоядны.

Поэтому ясно, что летучие мыши тоже не лыком шиты. Насекомые меньше летают и сидят на растениях? Заметное число видов летучих мышей не ловит насекомых в воздухе, а порхает возле растений и «обирает» с них сидящих насекомых. Жертвы в ходе эволюции меняют свои размеры? Но и среди мышей появились крупные и мелкие виды, делящие свои экологические ниши по размеру жертв. Насекомые научились слышать сигналы мышей? И на этот вызов нашелся ответ.

Оказалось, что среди мышей есть «шепчущие» виды — их тихий сигнал жертвы начинают слышать слишком поздно. Некоторые виды пищат громко, но так тоненько, что многие жертвы не слышат их ультразвуковой сигнал; другие пищат так «толсто», что их может услышать даже человек, но плохо слышат бабочки. А некоторые виды летучих мышей при охоте заметную часть времени вообще молчат, ориентируясь по звуковым сигналам жертв...

Надо сказать, что у ученых было гораздо меньше времени на изучение поведения бабочек и мышей, чем у эволюции.

То, что мыши используют ультразвуковую локацию, было доказано всего 80 лет назад. Первый случай акустической мимикрии бабочек был описан в 2007 году. Детальные опыты, доказавшие использование бабочками ультразвуковых помех, опубликованы в журнале Science в 2009 году. То, что бражники (уж, казалось бы, отлично изученное семейство!) издают ультразвуки в ответ на сигналы летучих мышей, открыли всего два года назад (J. Barber, A. Kawahara, 2013. Hawkmoths produce anti-bat ultrasound), а роль этих сигналов до сих пор неизвестна (интересно, что бражники, как и водяные клопы-скрипучки, издают звуки с помощью гениталий). Так что мой ответ на вопрос наверняка неполный.