Содержание
Цветы оказались ушами, слушающими жужжание пчелы — The Batrachospermum Magazine
Если вы когда-нибудь спрашивали у ясеня, где ваша любимая, то едва ли он ответил вам, качая головой, потому как вряд ли вас услышал. Но это не значит, что он не способен слушать. Возможно, он слушает – но не вас. Звук – это вибрация воздуха, и растения, как показывают некоторые эксперименты, восприимчивы к определенным колебаниям и даже реагируют на них физиологически: например, начинают втюхивать пыльцу насекомым, жужжащим на правильной частоте перед присестом на цветок, или производить защитные химические соединения в ответ на чавканье гусениц (об этой научной работе в числе прочих мы писали здесь).
«Растения часто взаимодействуют с животными, а животные как производят, так и слышат звуки, – уверяет биолог Лилах Хадани из Тель-Авивского университета (Израиль). – С точки зрения адаптации для растений было бы недальновидно не использовать звуки для коммуникации. Мы попытались сделать четкие прогнозы, чтобы проверить подобную возможность, и были весьма удивлены, когда они подтвердились».
Ослинник Драммонда (Oenothera drummondii) прислушивается к вашему жужжанию. Фото: SeedArea.
Научная группа Хадани обнаружила слух у ослинника Oenothera drummondii, представителя семейства кипрейных. Как в лабораторных, так и в полевых экспериментах растения этого вида реагировали на записи жужжания пчел повышением концентрации сахара в нектаре на 20%! Нектар становился слаще только в ответ на пчелиный жужж или схожие низкочастотные искусственные звуки, но никак не на высокочастотные писки какой-нибудь сосиски. Причем реакция была достаточно быстрой для растения: трех минут вполне хватало на то, чтобы подсластить лакомство для насекомого. Даже если опылитель улетает быстрее, усилия растения не кажутся напрасными, ведь к визиту следующего гостя сладкое угощение уже готово, а в том, что он прилетит, сомневаться не приходится: за одной пчелкой почти всегда следует другая.
«Это еще раз показывает, что растения могут вести себя аки животные!» – восторгается эколог Хейди Аппель из Университета Толедо (США), изучавшая реакцию резуховидок на чавканье гусениц.
Принципиально, по ее мнению, что новые данные израильских коллег «экологически релевантны»: и звуковой стимул (жужжание пчелы), и физиологический ответ (подслащивание нектара) для растения имеют большую важность. Не то что в ранних экспериментах, где растения реагировали на звуки, с которыми не сталкиваются в повседневной жизни, например на музыку, – подобное с трудом поддается научной интерпретации, ибо непонятно, какие гены при этом задействуются и с какой вообще стати.
С ослинником же все логично с точки зрения биологии и эволюции. Сладостный нектар более привлекателен для опылителей, а чем больше они опыляют растение, тем выше его шансы на производство новых растений. Однако подслащивание – процесс энергозатратный, зазря сластить нектар негоже: его сбродят микробы или своруют букашки, бесполезные для воспроизводства растения. Куда выгоднее усахарить сок в нужный момент – при подлете пчелы. И жужжание – превосходный сигнал, возвещающий о том, что этот момент настал.
Но если растения могут слышать, то где же тогда у них уши? Хадани и соавторы полагают, что в роли уха выступает сам цветок! С помощью лазеров ученые показали, что лепестки ослинника вибрируют от пчелиного жужжания, а если накрыть цветочек баночкой, то не вибрируют – и, что интересно, нектар при этом не становится слаще.
Цветок, таким образом, служит своего рода ушной раковиной и барабанной перепонкой одновременно: вибрируя лепестками и возбуждая механорецепторы, он перенаправляет звук в некий «мозг», который подает нектарникам команду «Сластить!». А вот где именно располагается этот «слуховой центр» растения и есть ли он вообще – неизвестно.
«Это удивительное и волнующее открытие», – отзывается о работе эколог Моника Гальяно из Университета Западной Австралии, пионер фитоакустики и специалист по растительной памяти. Один из авторов, добавляет она, «еще несколько лет назад был крайне скептично, даже пренебрежительно настроен в отношении биоакустики растений – теперь же, в духе хорошей науки, он экспериментально проверяет эти идеи, что заслуживает одобрения и поощрения». В действительности это одно из самых убедительных исследований по теме растительного слуха, хотя манускрипт пока и не опубликован в научном журнале – дожидается вердикта рецензентов.
Куда более спорно другое исследование тех же авторов: в нем утверждается, что растения не только слышат, но и… разговаривают.
О том, где у них губастый рот и голосовые связки, расскажем в следующий раз. Мы, водоросли, расскажем.
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: bioRxiv (Veits et al., 2018)
Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем только рады. С уважением, Батрахоспермум.
Вас также могут заинтересовать статьи:
Есть ли у растений слух?
Венерину мухоловку опыляют пчела, жук и пчеложук
В семени растения найден аналог размышляющего мозга
Кузнечик с ушами, пчела с мозгами и жук с носом
Общество
Совсем как огуречик, а уши — человеческие… / Фото: PHOTOXPRESS
Нет, не думайте, что в лесу нашли чудо-юдо с огромными человеческими ушами-лопухами. Кузнечик выглядел обыкновенно, но, проведя исследования на рентгене, специалисты обнаружили, что устроены эти уши точно так же, как человеческие!
У кузнечиков, именующихся по латыни Copiphora gorgonensis, есть барабанная перепонка, среднее и внутреннее ухо.
И это — выдающееся открытие, ведь раньше думали, что у насекомых уши устроены гораздо проще! Авторы эксперимента уверены что кузнечик с ушами помогут глухим и слабослышащим людям. На кузнечиках будут проводить опыты и попробуют создать миниатюрный слуховой аппарат, который будет совсем незаметен.
Кстати, уже не впервые ученые говорят о том, что насекомые больше похожи на человека, чем мы привыкли полагать. Например, недавно японцы обнаружили, что насекомые различают запахи. Насекомые нюхают своими антеннами.
А выдающийся лингвист Ноам Хомский утверждал, что у насекомых есть логика, и приводил пример из жизни таракана: «Когда таракан идет по комнате в поисках еды, он блуждает, — говорил Хомский. — Траектория его блуждания зигзагообразна. Потом он еду находит и идет обратно. Но самое удивительное, обратно он идет не зигзагами, как можно было бы подумать. Он идет по ровной прямой линии!» Больше всего на свете ученого удивляло, что таракан способен срезать путь.
Ведь если бы он возвращался назад по той же траектории, это было бы понятно и объяснялось бы воздействием феромонов.
Но раз насекомое срезает — значит, оно в курсе геометрического правила, гласящего, что длина гипотенузы в треугольнике всегда меньше суммы его сторон! Мы позвонили выдающемуся нейролингвисту Санкт-Петербургского государственного университета Татьяне Черниговской и узнали, что у насекомых есть не только вполне человеческая логика, но и язык общения и мышление, сходное с человеческим.
— Знаете ли вы, что пчелы способны узнавать человеческие лица? Мозг пчелы не похож на человеческий абсолютно, но она умеет мыслить! Представляете, что эта пчела выделывает? Когда она прилетает от своих цветочков, то несет на дегустацию разного меда, чтобы дать соплеменникам попробовать. А прелесть в том, что у нее очень сложный танец, который на самом деле является изощренной семиотической системой, то есть языком. Это знаковый танец. Пчела танцем демонстрирует, куда лететь, подает при этом научную информацию, потому что в танце закодирован угол полета по отношению к солнцу.
Это еще не все, потому что некоторые из этих пчелок, те, которые особенно нежные, говорят: устала, пойду посплю, утром все расскажу, как на духу. Это значит, у пчелы есть долговременная память! У нее есть мозг. Но вы удивитесь другому, что у нее в мозге 200 тысяч клеток, и она делает сложнейшие вещи, сравнимые с работой человеческого мозга!
Есть ли у пчел уши? | Как пчелы обнаруживают звук? Пчела против человеческого слуха
Подгенуальные органы, расположенные на ногах, являются частью сложной слуховой системы пчел.
У пчел нет ушей, но они все же способны слышать. Слуховая система медоносных пчел показывает, как пчелиные семьи общаются друг с другом и взаимодействуют с окружающим миром.
Пчелы издают и обнаруживают шумы в более ограниченном диапазоне, чем люди, но им не нужен слух, кроме общения и выживания.
Добавьте заголовок, чтобы начать создание оглавления
Как пчелы могут обнаруживать звук?
Основными частями тела, которые пчелы используют для обнаружения звука, являются подколенные органы и орган Джонстона .
Эти два инструмента улавливают виброакустические сигналы, что означает, что они воспринимают звук как вибрации всего тела.
Пчелы улавливают звук двумя способами: через воздушную вибрацию и вибрацию субстрата. Прием воздушной вибрации очевиден, когда пчелы танцуют и жужжат крыльями в упорядоченном ритме. Вибрация, передаваемая субстратом, относится к звукам, которые пчелы улавливают через поверхности, на которых они находятся.
Кроме того, пчелы исследуют окружающий мир с помощью других органов чувств, например, с помощью электромагнитных рецепторов. Сочетание их виброакустического слуха и других способностей позволяет им общаться.
Что такое подкожные органы и где они расположены?
Подкожные органы являются частью слуховой системы пчелы. Они находятся во втором и верхнем сегментах шести ног пчел. Эта область называется большеберцовой костью, которая находится прямо под бедренной костью.
Каждый подкожный орган подвешен гемолимфатическими каналами в большеберцовой кости.
Гемолимфа – это кровоток пчел. подгенуальных органов принимают и передают вибрации в виде звука через соответствующие нервы.
Что такое орган Джонстона?
Орган Джонстона в усиках пчел помогает им слышать.
Где находится орган Джонстона и как он работает?
Суставовидные части усиков содержат Орган Джонстона . Та часть, где усики встречаются с головой пчелы, называется скапусом. Цветоножка — это сустав, который соединяет скапус с остальной частью усиков, жгутиком.
Орган Джонстона специально расположен в ножке, которая также является основанием жгутика.
Пчелы могут слышать частоты от 10 до 500 Гц, включая человеческий голос.
Как пчелы используют звуковую информацию?
Слух пчел является важным аспектом общения с товарищами по улью.
Пчелы могут излучать звуковые частоты, жужжа крыльями. Определенные частоты в сочетании с определенными «танцами» передают сообщение другим пчелам.
Виляющий танец — это способ, которым пчела издает звуки крыльями, чтобы другие знали, что поблизости есть источник пищи.
Пчелы также могут ощущать взмахи крыльев и определять, есть ли поблизости потенциальный партнер.
Улавливают ли шмели звук так же, как медоносные пчелы?
Шмели могут обнаруживать звуки, как медоносные пчелы, но исследования слуховой системы пчел были сосредоточены на медоносных пчелах. Медоносные пчелы танцуют, чтобы общаться друг с другом, а шмели — нет.
Эти танцы связаны со звуковыми частотами, которые медоносные пчелы используют для поиска источников пищи. Шмели могут не обязательно использовать свои слуховые ощущения таким же образом, если вообще используют. Предполагается, что шмели чувствуют вибрации через поверхности, а не виброакустическими способами, как медоносные пчелы.
Насколько чувствителен слух пчел?
Пчелы могут слышать частоты от 10 до 500 Гц. Это небольшой диапазон по сравнению с диапазоном частот человека, но пчелам этого достаточно для общения друг с другом.
Медоносные пчелы могут издавать различные частоты вибрации и звука; от менее 10 до более 1000 Гц
Забавный факт:
Слуховые способности пчел продолжают раскрывать тайны биологии. Как и в случае с другими технологиями, изучение того, как пчелы слышат, помогает организациям находить способы улучшить жизнь людей, например, находить новые способы создания слуховых устройств. У пчел нет ушей, но они способны издавать и воспринимать звуки.
Как далеко пчелы могут обнаруживать движения?
Пчелы могут обнаруживать движение со скоростью, недоступной для человека. Однако их способности обнаружения в первую очередь связаны с дальностью видимости.
Чувствительны ли пчелы к громким звукам?
Было показано, что пчелы реагируют на громкие звуки от 100 до 120 децибел. Этот диапазон децибел является опасным уровнем шума и для человека.
Чрезвычайно громкие звуки могут ввести пчел в транс. Исследователи продолжают использовать эту информацию, чтобы увидеть, как звуки, издаваемые человеком, могут влиять на поведение пчел и других насекомых.
Слышат ли нас пчелы?
Пчелы слышат не так, как люди. Их слуховые органы улавливают вибрации, которые пчелы ощущают всем телом. Эта система ограничивает диапазон частот, в котором они могут обнаруживать звук.
Пчелы могут ощущать частоты ниже 500 Гц. Этот диапазон включает в себя человеческие голоса и другие шумные объекты, такие как газонокосилки. Пчелы должны быть в состоянии слышать звуки на этих частотах через воздушную вибрацию, если они достаточно громкие.
Медоносные пчелы используют органы виброобнаружения, чтобы слышать звук
Слух человека против слуха пчелы
Звуки проходят через более сложный процесс для восприятия человеческим ухом. Однако люди способны слышать больше, чем пчелы.
Человеческий слух состоит из нескольких частей, таких как барабанные перепонки и улитка, для преобразования звуковых колебаний. Между тем, пчелы используют органы виброобнаружения в ногах и усиках, чтобы «услышать» звук.
Источники
ResearchGate
Есть ли у пчел уши? | Занятое пчеловодство
В отличие от людей, у пчел нет ушей, но они слышат! Они делают это с помощью органа особого типа, называемого органом Джонстона, который улавливает вибрации, распространяющиеся по воздуху.
Слышат ли пчелы?
Да, могут! Только звук они воспринимают иначе, чем другие животные и мы, люди.
Видите ли, звук возникает, когда объекты вибрируют, заставляя другие частицы среды, в которой они находятся, например воздух, двигаться и создавать изменения давления среды.
Например, если вы ударите ложкой по стакану, удар по стеклу создаст вибрацию, которая приведет в движение частицы в воздухе.
Эти частицы также изменяют давление воздуха при движении.
У людей и других позвоночных изменения давления в воздухе улавливаются нашими ушами и преобразуются в сигналы, которые мы можем обрабатывать как звук.
Но у пчел нет ушей. Поэтому неудивительно, что люди просто считали себя глухими.
Так было до известного исследования в 1989 доказали, что они могут воспринимать воздушные звуки.
Одним из открытий было то, что они идентифицируют звуки, но не по изменению давления. Вместо этого они улавливают движение частиц.
Оказывается, взмахи крыльев пчел, неотъемлемая часть их виляющего танца, создают сильные колебания частиц в воздухе, но не очень сильные изменения давления.
В ходе исследования ученые научили пчел ассоциировать определенные звуки с легким электрическим током, когда они посещали кормушку, чтобы доказать, что пчелы могут слышать.
Кроме того, их стимулировали максимальным движением частиц и давлением и записывали их реакцию.
Результаты показали более высокую вероятность того, что пчелы реагируют на движение с высоким содержанием частиц, о чем свидетельствуют движения их антенн и опускание крыльев.
Как пчелы слышат?
Итак… Если они слышат, но не с помощью ушей, то как они это делают?
Все это происходит в органе Джонстона, расположенном в цветоножке, втором сегменте пчелиных антенн.
Орган Джонстона (ОО) — хордотональный орган, уникальная структура, обнаруженная у членистоногих, насекомых и ракообразных.
У насекомых эти органы содержат сенсорные нейроны, расположенные под кутикулой, и они могут обнаруживать движения в различных частях тела.
Хордотональные органы чувствительны к механическим колебаниям, что позволяет им хорошо обнаруживать вибрации в воздухе.
Орган Джонстона
JO состоит из сенсорных единиц, называемых сколопидиями. Каждая из этих единиц имеет от 2 до 3 нейронов и многочисленные поддерживающие клетки.
Все начинается с движения частиц в воздухе поблизости, заставляющих жгутик (третий сегмент антенны) вибрировать.
Затем JO получает вибрацию жгутика относительно ножки и преобразует ее в сигналы, стимулирующие нейроны.
Затем нейроны передают информацию в мозг для ее дальнейшей обработки.
Интересно, что не все пчелы могут улавливать звук. Только достаточно взрослые пчелы могут.
Исследование, проведенное в 2007 году, проверило реакцию нейронов JO на акустические стимулы у пчел разного возраста и обнаружило значительные различия.
В частности, вибрации жгутиков молодых пчел дали исследователям ключ к пониманию того, что их ЖО не были полностью развиты в раннем взрослом возрасте.
Нейроны в JO, кажется, созревают с возрастом, и только рабочие пчелы, достаточно взрослые, чтобы добывать корм, могут эффективно обнаруживать колебания жгутиков.
В этом есть смысл, учитывая, что общение является неотъемлемой частью поиска пищи.
Говоря об общении пчел…
Как пчелы общаются?
Слух — это то, как мы получаем сообщения из окружающей среды, чтобы обрабатывать их в нашем мозгу.
Будучи очень социальными существами, пчелиная семья очень нуждается в общении.
Я уже писал ранее о феромонах и о том, как они посылают различные сообщения, например, предупреждают других пчел об опасности или убеждаются, что только одна матка (и пчела) отвечает за размножение.
Однако есть и другой способ общения пчел друг с другом, известный как виляющий танец.
Виляющие танцы — это то, как пчелы-собиратели рассказывают друг другу, где находятся хорошие ресурсы, чтобы не тратить время и энергию на это занятие.
С помощью этого танца возвращающаяся пчела-собиратель указывает направление и расстояние от цветов до улья.
Танец включает в себя серию петель и виляние брюшка пчелы и колебания крыльев, которые генерируют звуки и потоки воздуха.
Как объяснялось в предыдущем разделе, находящиеся поблизости пчелы улавливают вибрации и другие сигналы и обрабатывают их.
Во время виляющего танца пчела также испускает феромон, который вместе с цветочным запахом цветка, который посетила пчела, помогает ускорить процесс общения. Это позволяет другим пчелам-собирателям быстрее и легче понять местонахождение цветов. Это лишь один из многих способов, которыми пчелы используют свое обоняние для общения друг с другом.
Забавный факт : королева также общается со своей колонией, издавая гудящие и дрожащие звуки. Вы можете прочитать больше об этом и других фактах о пчелиной матке здесь.
Подводя итоги… Есть ли у пчел уши?
Нет, у пчел нет ушей, но они слышат. Тем не менее пчелы воспринимают и обрабатывают звуки не так, как люди и другие позвоночные.
Медоносные пчелы обнаруживают вибрацию переносимых по воздуху частиц с помощью органа Джонстона, расположенного в их антеннах.