У насекомых есть много способов обмениваться информацией. Не довольствуясь зрением, слухом и обонянием, они широко используют вибрационную коммуникацию. Исследователям, однако, мало известно о том, как насекомые различают колебания поверхности, вызванные движениями собратьев по виду, безобидных соседей или хищников, а также внешними факторами – дождем и ветром. Особенно интересно, как ориентируются в этом дрожащем мире червеобразные личинки насекомых, например гусеницы, которые весь отпущенный им срок проводят, прижавшись к растению. Для них жизненно важно отличать фоновую вибрацию листьев от информативной.
Жизнь гусениц в мире вибрации изучают специалисты Карлтонского университета (Carleton University), Оттава, Канада, под руководством Джин Як (Jeane Yack). У них есть любимый объект исследования — гусеницы бабочки-серпокрылки Drepana arcuata. Эта небольшая сумеречная бабочка обитает в Северной Америке, а ее гусеницы проводят жизнь в шелковых гнездышках, которые устраивают себе на листьях березы бумажной Betula papyfera. Пару лет назад канадские исследователи обнаружили, что гусеницы D. arcuata с помощью вибрации прогоняют конкурентов, которые пытаются заползти на занятый ими листок. Почувствовав приближение конспецифика, они начинают скрести по листу щетинками, расположенными на заднем конце тела, а также верхней челюстью постукивать и ею же скрябать, и непрошеный гость уползает.
А как гусеница узнает о приближении конкурента: тоже по колебаниям или как-то иначе? Если она реагирует на вибрацию, то как поведет себя, когда березовый лист задрожит под порывами ветра? И что будет, если на лист заявится не собрат по виду, а хищник? Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи определили частотные характеристики колебаний листа, вызванных разными причинами, и реакцию гусениц на эти колебания.
Личинок D. arcuata сажали на березовый лист, прикрепленный к длинной тонкой веточке, которую ставили в сосуд с водой. Листья выбирали примерно одинаковые, 5-7 см в ширину и 6-9 см в длину, гусениц тоже старались подобрать одного размера. Колебания листа определяли с помощью лазерного виброметра и снимали всё происходящее на видеокамеру.
Итак, гусеницу-резидента помещали на лист и оставляли в покое на несколько часов, чтобы она успела соорудить себе гнездышко. Затем другую гусеницу сажали на веточку (насекомых перемещают кисточкой для рисования), и она начинала движение к листу. Хозяйка листа может отдыхать или заниматься устройством домика, но чаще всего она ест. Работа ее челюстей создает колебания настолько сильные, что лазерный прибор на их фоне не регистрирует вибрацию, вызванную движущимся захватчиком. Но гусеница-резидент всё прекрасно чувствует и затихает, «прислушиваясь». Удостоверившись, что на лист действительно ползут, она начинает скрести и стучать челюстями и щетинками и в большинстве случаев прогоняет претендента.
Чтобы убедиться, что гусеница обнаруживает конкурента именно по вибрации, канадские ученые повторили эксперимент на разрезанном листе. Его резали поперек и раздвигали половинки примерно на миллиметр. Зажимы удерживали обе части в таком положении, что они составляли одну плоскость, разделенную минипропастью. Гусеница-резидент находилась на дальней половинке и не могла чувствовать приближения захватчика, пока он не переберется через разрез. На целом листе D. arcuata в подавляющем большинстве случаев реагировали на вселенца до того, как он достигал предполагаемого места разреза, на разделенном — только после того, как обе гусеницы оказывались на одной половине. Если кусочки сдвигали и склеивали с нижней стороны бумажками, восстанавливая целостность листа, его хозяева снова чуяли приближение конкурента издали. Следовательно, D. arcuata действительно реагируют именно на вибрацию, ощущая ее даже сквозь собственное мощное хрупанье. Но смогут ли они отличить тихие шажки конспецифика от поступи хищника? Чтобы это проверить, исследователи запускали на веточку хищного клопа-щитника Podisus maculiventris. Голодного, между прочим.
Клоп добирается до цели значительно быстрее гусеницы, на это у него уходит менее 20 секунд. Поэтому обитатель листа реагирует на его приближение позже и подпускает ближе, примерно на сантиметр. Конспецифика начинают прогонять с расстояния около 3 см. Колебания, вызванные идущим хищником, отличаются от вибросигналов ползущей D. arcuata, и гусеницы эту разницу чувствуют, потому что их реакции на клопа и конспецифика различаются. Обнаружив опасность, гусеница скребет и стучит чаще. Особенно велика разница в стуке: при отпугивании клопа его частота достигает 120 раз в минуту, в 3 раза чаще, чем при изгнании другой гусеницы. Хотя в задачи исследователей не входило изучение поведения хищников и захватчиков, они всё же посмотрели, какова их реакция на действия гусеницы-резидента. Оказалось, что незваные гости покидают лист в 80 % случаев. Но иногда конспецифи-ки остаются побороться за лист, а клопы нападают на гусеницу и убивают ее, поэтому нельзя сказать, что в ходе экспериментов ни одно животное не пострадало. Гораздо чаще, однако, хищник даже не пытается атаковать гусеницу. Его не только отпугивает скрежет челюстей по листу (по-видимому, это самый устрашающий сигнал), но и мешает шелковое укрытие D. arcuata. Когда оно тонкое, атаки проходят успешно.
Интересно, почему на клопа действуют вибросигналы беззащитной гусеницы? Возможно, они напоминают сигналы более опасного хищника, например паука, а стук ее челюстей подобен шуму дождевых капель. Кстати, о дожде. Исследователи обрызгивали листья водой и обдували феном, но D. arcuata не реагировали на дрожание листа, вызванные искусственным ветром или дождем. Однако приближение конспецифика на фоне ветра они чувствовали прекрасно. Неизвестно, обнаружили бы они его под шум капель: под искусственным дождем гусеницы по веточке не ползли.
Таким образом, гусеницы D. arcuata прекрасно различают колебания, вызванные ветром, дождем и движениями других насекомых. Внешние воздействия не мешают ей чувствовать, кто пришел. Собственное низкочастотное чавканье тоже гусенице не помеха, но, почувствовав чье-то приближение, она всё-таки перестает есть и прислушивается.
Исследователи отмечают, что вибрация, безусловно, помогает гусеницам ориентироваться в этой жизни и служит ключевым методом коммуникации, хотя у них, возможно, есть и другие каналы информации.
Наталья Резник
R. N. C. Guedes et al. «Vibration detection and discrimination in the masked birch caterpillar (Drepana arcuata).» Journal of Comparative Physiology A: (2012) 198:325-335, DOI: 10.1007/s00359-012-0711-8
Загрузка...