Тихие жители ночи вооружены воздухом: и владеют приёмом, которого от них никто не ожидал

Трудно представить, что небольшие ночные мотыльки способны использовать дыхание как средство защиты, но новое исследование показывает именно это. Шипение, которое раньше связывали преимущественно с хищниками, оказалось частью арсенала, которым пользуются даже неподвижные куколки. Это неожиданное открытие расширяет знания о защитных стратегиях насекомых и демонстрирует, насколько разнообразным может быть мир природной маскировки. Об этом сообщает Earth.

Фото: Own work by Jean-Pol GRANDMONT, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

Бражник

Необычная защита через дыхание

Исследователи обнаружили, что у данного вида бражников как личинки, так и куколки оказываются способны к звуковой защите. Они резко выталкивают воздух через дыхальца, создавая короткие, но заметные шипящие импульсы. В лабораторных испытаниях старшие личинки достигали уровня громкости около 60 децибел, в то время как куколки издавали более мягкие звуки, но всё равно достаточно различимые для потенциальных врагов.

Особенность куколок заключается в том, что обычно эта стадия считается неподвижной и бесшумной. Поэтому любой звук, исходящий от них, производит особенно сильное впечатление. Такой неожиданный сигнал способен нарушить привычную реакцию хищника, заставляя его на мгновение отступить или замедлить атаку, что повышает шансы насекомого на выживание.

Учёные показали, что личинки используют для шипения одну пару дыхалец, а куколки — несколько сегментов брюшка. Такая разница демонстрирует, что механизм защиты проявляется в каждой фазе развития, адаптируясь к возможностям тела.

Как формируется шипение

В ходе экспериментов специалисты выяснили, что личинки создают резкие импульсы, активно выталкивая воздух через небольшие дыхательные отверстия. Куколки же производят цепочку коротких воздушных выбросов, которые складываются в единый шипящий звук. Подводные наблюдения подтвердили это: на выходах дыхалец появлялись микропузырьки, синхронные с моментами шипения.

"До сих пор считалось, что звуки у куколок образуются исключительно за счёт трения частей тела или взаимодействия с поверхностью", — говорится в публикации.

Чтобы подтвердить механизм, использовали записи движений тела и звука, а также анализ структуры дыхалец. Все наблюдения согласовывались между собой, демонстрируя чёткую аэродинамическую природу шипения.

Частотные характеристики и громкость

Результаты показали, что звуки личинок находились в диапазоне примерно 50-62 децибел, а куколок — в пределах 42-54 децибел. Хотя последние звучали тише, они по-прежнему могли быть услышаны птицами и небольшими млекопитающими.

Частотный спектр личинок составлял около 9-13 килогерц, а у куколок — около 4-22 килогерц. Часть энергии уходила в ультразвук, что потенциально делает сигналы доступными для хищников с более чувствительным слухом. Такой широкий частотный диапазон позволяет шипению выполняться одновременно в роли предупреждения и в роли дезориентирующего фактора.

Шипение как форма звуковой маскировки

Исследователи рассматривают акустическую мимикрию как одно из возможных объяснений. Звуки бражников напоминают резкие шипящие сигналы змей, и это совпадение может быть не случайным.

"Личинки и куколки создают схожие акустические паттерны, а их шипение напоминает предупреждающие звуки змей", — говорится в выводах исследователей.

Подобная стратегия встречается и у других животных. Например, некоторые птицы воспроизводят звуки гремучих змей, чтобы защититься от угроз. Однако для окончательного подтверждения нужны эксперименты с воспроизведением записанных звуков в условиях, близких к естественным.

Реакция хищников и поведение

Птицы в дикой природе часто принимают решения о нападении в считанные доли секунды. Резкое шипение способно прервать этот процесс и вызвать осторожность. У мелких млекопитающих слух нередко играет более важную роль, чем зрение. Поэтому неожиданный звук, издаваемый неподвижной куколкой, может вызвать резкую паузу или отступление.

Хищники обучаются через опыт, и встреча с неприятным звуком может сформировать устойчивое избегающее поведение. Насекомые, не имеющие физических средств защиты, выигрывают за счёт звукового сигнала, который не требует большой энергии.

Дыхание как эволюционный инструмент

Ученые отмечают, что звуковые методы защиты на основе дыхания встречаются среди гусениц и раньше. Например, гусеница грецкого сфинкса издаёт свистящие сигналы. Полевые наблюдения показали, что такие звуки способны вызывать у птиц явный испуг.

Другие виды бражников, включая знаменитого "Мёртвая голова", также используют воздух как инструмент, но уже через горловой мешок. Это показывает, что дыхательная анатомия насекомых предоставляет множество вариантов для развития акустической защиты — как и более масштабные дыхательные механизмы у животных вроде существ, которые превращают воздух в химическое оружие.

Сравнение разных стратегий звуковой защиты

Личинки бражников создают резкие импульсы через дыхальца, тогда как взрослые особи некоторых видов используют глотку.

Куколки создают серию пневматических выбросов, обеспечивая заметное шипение без движения.

Гусеницы других видов формируют свист, отличающийся по частоте и механике.

Маскировочные стратегии варьируются от мимикрии змеиных сигналов до звуков, вызывающих испуг у птиц.

Такое сравнение демонстрирует широту акустических решений в мире насекомых.

Плюсы и минусы дыхательных защитных механизмов

Эта форма защиты имеет ряд очевидных преимуществ. Она доступна даже неподвижным стадиям развития и не требует специализированных структур.

Плюсы:

• низкая энергетическая стоимость;
• внезапность, повышающая эффективность сигнала;
• универсальность для разных стадий развития;
• способность воздействовать на широкий круг хищников.

Минусы:

• ограниченная дальность действия звука;
• необходимость близкой дистанции для эффекта;
• невозможность длительного использования при угрозах, требующих перемещения.

Советы по наблюдению акустической защиты насекомых

Лучше всего проводить наблюдения при хорошем освещении, когда дыхальца заметны.

Важно использовать аппаратуру для фиксации звука, поскольку часть диапазона находится выше человеческого слуха.

Подводные наблюдения помогают визуализировать пузырьки и подтвердить источник шипения.

При изучении полевых условий важно учитывать реакцию разных хищников на звук — так же, как и при изучении поведения тех животных, у которых дыхательные структуры формируют уникальные акустические сигналы, например лягушек, способных переживать укусы шершней.

Популярные вопросы о шипении бражников

Как выбрать объект для наблюдений?
Подойдут личинки и куколки видов, у которых известно акустическое поведение, особенно в лабораторных условиях.

Как записать такие звуки?
Используют чувствительные микрофоны, фиксирующие диапазон до ультразвука.

Что лучше: лабораторные или полевые наблюдения?
Для механики звука подходят лабораторные тесты, а для оценки реакции хищников — полевые эксперименты.