21.10.2011

Как ночные бабочки слышат летучих мышей

Тимпанальные мембраны ночных бабочек одинаково реагируют на весь высокочастотный диапазон, не различая тона и звуковысотных оттенков. При этом мембрана отклоняется на расстояние, сравнимое с радиусом крупного атома.

Летучие мыши охотятся с помощью эхолокации, ощупывая ультразвуком пространство. Но не стоит думать, что ночные насекомые не слышат этих опасных сигналов. У некоторых ночных бабочек есть так называемые тимпанальные органы — углубления на груди или брюшке, затянутые мембраной. Эта мембрана подобна барабанной перепонке: она соединена с механорецепторами и отзывается на колебания воздуха. В общих чертах всё происходит так же, как у нас с вами: нервная клетка регистрирует колебания мембраны и посылает электрический импульс в центральную нервную систему.

Вибрация перепонки-тимпана у бабочек может быть охарактеризована частотой (тем, как быстро она колеблется) и подвижностью (тем, насколько сильно она может выгнуться). Что в данном случае является решающим, долгое время было непонятно. Однако группе зоологов из Бристольского университета (Великобритания) удалось проникнуть в тайны слухового аппарата ночных бабочек. Учёные сумели измерить частоту и амплитуду колебаний слуховой мембраны и записать нейронную активность в ответ на её колебания. Свои эксперименты исследователи представили в статье, опубликованной в журнале Naturwissenschaften.

Оказалось, что мембране достаточно отклониться всего на 140 пикометров (расстояние, сравнимое с величиной некоторых атомных радиусов), чтобы возбудить слуховой нейрон. Для наглядности можно масштабировать слуховую мембрану бабочек до толщины кирпичной стены: в этом случае амплитуда колебаний будет равна толщине волоса. При этом частота приходящего звука почти не имеет значения: скорость вибрации никак не сказывается на слухе бабочки, важно лишь отклонение мембраны. Какой бы звук ни доносился до «ушей» бабочки, отклонение не менялось.

За одним исключением: чтобы слуховой нейрон «почувствовал» низкий звук (ниже 15 кГц), мембрана должна была выгнуться сильнее. В норме такое отклонение недоступно, и это, по словам исследователей, делает ночных бабочек невосприимчивыми к безопасным низким звукам, которые их постоянно окружают. Эволюция приспособила их слуховой аппарат к целенаправленной реакции на высокочастотные охотничьи сигналы рукокрылых. В каком именно тоне «поёт» летучая мышь, бабочке, очевидно, нет дела.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА