Podejmując to pytanie, pomyślałem: „No cóż, wszystko na pewno wiadomo o mrówkach - a co, jak i jak słyszą!”. Okazało się - nic takiego! Dla myrmekologów (jak nazywają specjalistów od mrówek) jedno jest pewne: mrówki potrafią porozumiewać się za pomocą dźwięków. A jeśli tak, to znaczy, że na pewno mają słuch i narządy, które (przy dość dużym naciągnięciu) można nazwać uszami.
A „uszy” mrówek wcale nie przypominają tego, co zwykliśmy nazywać tym pięknym słowem. Istnieje kilka rodzajów „uszu”. A słuch nie jest bynajmniej ich jedyną funkcją. I są umiejscowione nie tylko na głowie, ale także … Dobra, wszystko w porządku.
Jak wiadomo, dźwięki mogą rozprzestrzeniać się nie tylko w powietrzu, ale także przez ciecze (na przykład wodę), a nawet ciała stałe (na przykład glebę, pnie drzew i liście). A jeśli dla ludzi najważniejsze są dźwięki „powietrza”, to dla mrówek, które przez całe życie pełzają po ziemi, drzewach i innych stałych rzeczach, „twarde” dźwięki mają ogromne znaczenie. (W zasadzie osoba jest również w stanie usłyszeć odgłosy „twardego podłoża”. Pamiętajcie o Wasylisie Pięknej, która przykłada ucho do ziemi, aby usłyszeć, jak daleko Kashchei Nieśmiertelny galopuje na swoim bohaterskim koniu).
Aby rozpoznać takie „stałe” dźwięki, trzeba umieć dostrzec wibracje, wibracje podłoża. A do tego dwa uszy na głowie nie wystarczą - narządy słuchu powinny znajdować się wszędzie tam, gdzie tylko ciało styka się z „sondującą” powierzchnią, czyli praktycznie w całym ciele.
Postać: 1. Budowa narządu akordotonowego. Skolopidia są jak struny rozciągnięte między naskórkiem a elastyczną membraną. Kiedy naskórek się porusza, ciągnie scolopidium wraz ze sobą i powoduje pobudzenie neuronu znajdującego się w tym scolopidium. Zdjęcie z what-when-how.com
Strukturalnie narządy te również nie przypominają w najmniejszym stopniu uszu ludzi lub, powiedzmy, zajęcy. Ponieważ nie powinni dostrzegać fal unoszących się w powietrzu, nie potrzebują zewnętrznego „łapacza” w postaci muszli, którą zwykliśmy nazywać uchem. A te narządy słuchowe składają się z osobliwych „sznurków” (nazywanych skolopidiami) rozciągniętych pomiędzy naskórkiem (zewnętrznym szkieletem owada) a specjalną elastyczną membraną. Każde scolopidium składa się z trzech komórek, z których jedna jest nerwowa. Jeśli powierzchnia, której dotyka mrówka, zacznie wibrować, naskórek zacznie ciągnąć skolopidię. Kiedy scolopidium jest rozciągnięte, komórka nerwowa pod wpływem napięcia jest pobudzona i wysyła impuls do odpowiedniego węzła nerwowego. W ten sposób wibracje powierzchni są przekształcane w impulsy nerwowe, a mrówka słyszy dźwięk. Opisane powyżej narządy nazywane są akordotonicznymi i biorą udział nie tylko w rozróżnianiu dźwięków, ale także w propriocepcji - czyli odczuwają rozciąganie mięśni i określają pozycję ciała w przestrzeni.
Więc wymyśliliśmy „twarde” dźwięki. Ale czy mrówka słyszy także dźwięki „powietrza”? Nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie, ale można ekstrapolować na mrówki dane uzyskane na temat innych owadów, na przykład komarów i much.
A muchy i komary są w stanie usłyszeć dźwięki „powietrza” za pomocą specjalnego włosia umieszczonego na antenach. Fala dźwiękowa porusza takie włosie, włosie ciągnie scolopidium, z którego wyładowuje się neuron znajdujący się w scolopidium i wysyła impuls do węzła nerwowego. Te narządy słuchu nazywane są organami Johnstona. Są podtypem narządów akordotonowych i są wrażliwe tylko w polu bliskim (zwykle w odległości nie większej niż kilkadziesiąt centymetrów). Łatwo zrozumieć, że wyczuwają nie tylko dźwięki jako takie, ale także wszelkie wibracje w powietrzu - na przykład wiatr wywołany zbliżającą się muchą.
Film promocyjny:
Poza tym owady mają inny rodzaj narządów zmysłów zdolnych do odbierania dźwięków - trichoid sensilla. Ta złożona fraza odnosi się do maleńkich włosków na ciele owada. Te włosie są bezpośrednio (a nie przez scolopidium, jak narządy Johnstona) są połączone z zakończeniem nerwowym, a gdy fala dźwiękowa (lub po prostu wiatr) wibruje czuciową trichoidę, zakończenie nerwu jest wzbudzane i generuje impuls, w wyniku czego informacja o wibracjach dociera do odpowiedniego węzła nerwowego … Mrówki mają trichoid sensilla, ale wciąż nie jest do końca jasne, czy są one wystarczająco wrażliwe, aby odbierać dźwięki.
Postać: 2. Anteny mrówki (mikrografia elektronowa). Anteny przenoszą narządy Johnstona, a także wiele czuciowych trichoidów, ale nie wiadomo, czy są one wystarczająco czułe, aby słyszeć dźwięki. Długość paska skali na górnej cyfrze wynosi 500 µm, na dolnej - 200 mikronów. Zdjęcie z artykułu: R. Hickling i RL Brown. Analiza komunikacji akustycznej mrówek // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, Nr. 4. Pp. 1920-1929
Ale wiadomo coś o tym, jak mrówki używają alarmów dźwiękowych.
Na przykład mrówki kampotusowe lub mrówki stolarskie, gryząc swoje gniazda w drewnie, uderzają w ściany gniazda szczękami lub brzuchem, aby wezwać swoich kongenerów, aby je chronili.
A mimo to wiele mrówek potrafi ćwierkać, pocierając brzuch o specjalne „tarki” na łodydze między klatką piersiową a odwłokiem (ryc. 3). Rozmowa jest ledwo słyszalna, ucho ludzkie ledwo ją rozróżnia nawet z bliskiej odległości. Jednak ta objętość jest wystarczająca dla mrówek i mogą one doskonale komunikować się ze sobą za pomocą ćwierkania.
Postać: 3. Większość mrówek wydaje dźwięki, pocierając odwłok (Gaster) o łodygę (Postpetiole). Zdjęcie z artykułu: R. Hickling i RL Brown. Analiza komunikacji akustycznej mrówek // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, Nr. 4. Pp. 1920-1929
Na przykład to ćwierkanie jest przenoszone przez glebę. Kindred może wykopać mrówkę zakopaną w piasku, słysząc jej „wołanie o pomoc”.
Przez liście i gałęzie drzew przenoszone są również wibracje z ćwierkania. Niektóre mrówki używają go w bardzo nieoczekiwany sposób. Okazało się, że u mrówek tnących liście wibracje brzucha przenoszone są na szczęki (żuchwy). Kiedy żuchwy przecinają liść, wibrują z częstotliwością około 1 kHz (tysiąc razy na sekundę!). Dzięki temu blacha jest cięta, jeśli nie szybciej, to płynniej i dokładniej.
A później okazało się, że mrówki częściej ćwierkają, gdy tną nie mocniej, ale smaczniejsze liście! Okazało się, że robiąc to, mniejsi robotnicy podbiegają do większych robotnic. Następnie duży robotnik ciągnie ścięty liść do mrowiska, a małe wspinają się na liść i jeżdżą na nim. Ale nie tylko jeżdżą, ale na przykład chronią tragarzy przed muchami, które próbują położyć jądra na ciałach dużych pracowników.
Ostatnio okazało się, że dźwięków do komunikacji używają nie tylko mrówki, ale także ich pasożyty. W mrowisku żyją zwykle setki innych gatunków owadów. Wśród nich są gąsienice niektórych niebieskookich motyli. Te gąsienice są podobne do larw określonego gatunku mrówek z wyglądu, a co najważniejsze, pod względem zapachu. Pracujące mrówki, znajdując taką gąsienicę, przeciągają ją do gniazda. Gąsienice niektórych gatunków nadal tak dobrze naśladują larwy, że robotnice karmią je jak swoje małe siostry (robotnice to bezpłodne samice, a larwy to ich siostry).
Niedawno okazało się, że gąsienice i poczwarki "kukułki" wydają dźwięki naśladując dorosłe mrówki. Jednocześnie, jak się okazało, u mrówek żywicielek (jednego z gatunków z rodzaju Myrmica) inaczej ćwierkają królowe i robotnice. Jeśli grasz pracownicom dźwięki emitowane przez macicę, otaczają one źródło dźwięku i przyjmują charakterystyczne „ochronne” postawy, jakby strzegły prawdziwej macicy. Chytre gąsienice i poczwarki gołębi naśladują odgłosy macicy, a robotnice pędzą, by ich strzec!
Ten przykład pokazuje, że dźwięki mogą odgrywać ważną rolę w życiu rodziny mrówek: w szczególności królewski „dobrze umiejscowiony głos” pomaga macicy zająć najwyższy poziom w hierarchii. Oznacza to, że mrówki doskonale zdają sobie sprawę z różnych dźwięków swoich bliskich - bez względu na to, co słyszą …
Autor jest wdzięczny N. G. Bibikovowi, A. A. Zakharovowi i Vera Bashmakova za porady i pomoc w przygotowaniu odpowiedzi.
Autor: Sergey Glagolev