Слух через кожу: как гусеницы слышат хищников всем телом

Гусеница табачного бражника, известная многим садоводам как вредитель, обладает удивительной способностью – она может слышать звуки, распространяющиеся по воздуху, используя для этого микроскопические волоски на своем теле. Это открытие, сделанное командой ученых из Бингемтонского университета, не только раскрывает новые грани мира насекомых, но и может стать основой для создания более совершенных микрофонов.

История этого исследования началась несколько десятилетий назад с простого наблюдения. Профессор Кэрол Майлз заметила, что гусеницы в лаборатории ее коллеги вздрагивали каждый раз, когда она начинала говорить. Ее коллега утверждал, что гусеницы слышат ее голос и он им не нравится. «Каждый раз, когда я говорила им „бу“, они подпрыгивали, – вспоминает Кэрол Майлз. – Я отложила это наблюдение в памяти на много лет. Наконец я решила: „Давайте выясним, могут ли они слышать, что именно они слышат и почему“».

Чтобы отделить реакцию на звук от реакции на вибрацию, ученые использовали безэховую камеру – одну из самых тихих комнат в мире. Это позволило с высокой точностью контролировать звуковое поле. «Мы можем подавать животному только звук без вибрации или только вибрацию без звука и точно измерять, на что именно оно реагирует», – объясняет Рональд Майлз, заслуженный профессор машиностроения, ранее изучавший слух пауков и мух. По его словам, природа всегда была источником вдохновения для инженеров, и изучение того, как животные улавливают звук, помогает создавать новые технологии.

В ходе экспериментов исследователи проигрывали гусеницам звуки низкой (150 герц) и высокой (2000 герц) частоты. Выяснилось, что на воздушные звуковые волны гусеницы реагировали в 10–100 раз активнее, чем на вибрации, передаваемые через поверхность, на которой они находились. «Мы знали, что они реагируют, но не понимали, на звук это или на вибрацию, – говорит аспирантка Айшвария Шрирам. – Мы были чрезвычайно рады, когда обнаружили, что они улавливают именно воздушный звук».

Чтобы окончательно подтвердить роль волосков, ученые провели эксперимент, удалив их с тела нескольких гусениц. После этой процедуры их способность обнаруживать звуки резко снизилась. Исследователи пришли к выводу, что именно эти крошечные волоски, колеблющиеся под действием звуковых волн, и есть своеобразные «уши» гусеницы. Многие другие насекомые используют подобный механизм для ориентации в пространстве и обнаружения опасности.

Наиболее вероятное объяснение этой способности носит эволюционный характер. Ученые предполагают, что гусеницы научились слышать, чтобы спасаться от своих главных врагов – хищных ос. Частота взмахов крыльев осы-охотника составляет примерно 150 герц, что совпадает с диапазоном, на который гусеницы реагируют наиболее остро. Услышав этот звук, гусеница замирает, дергается или готовится к прыжку, принимая звук полета осы за прямую угрозу и получая драгоценные секунды на спасение.