1. Реакции на электрические факторы

Электростатический заряд поверхности и градиенты потенциала. Электростатические заряды возникают на поверхности различных предметов в результате их трения друг о друга или о воздух. Эти местные заряды могут достигать сотен вольт. Кроме того, значительная разность потенциала постоянно имеет место между поверхностью земли с находящимися на ней предметами и верх-ними слоями атмосферы и облаками. В ясную устойчивую погоду возникающий градиент потенциала у поверхности земли равен 100-130 В/м (вольт на метр), а при приближении грозы он увеличивается до десятков тысяч.

Тело движущегося насекомого в результате трения о субстрат и воздух приобретает электрический заряд, подобно любому движущемуся предмету. Этот заряд зависит скорее от подвижности насекомого, чем от размеров его тела, и варьирует как по знаку, так и по абсолютной величине. Измерения зарядов тела рабочих муравьев дали очень изменчивую величину в пределах от ±10^-11 до 5•10^-10 К. Не исключено, что различные острые выросты на теле насекомых (щетинки, шипы и рога) способствуют стоку избыточного заряда в воздух.

При движении насекомого (особенно при его полете) благодаря такому электрическому заряду возникают также и слабые переменные электромагнитные поля (аурополя), частота которых равна частоте взмахов крыльев.

Заряд тела насекомого взаимодействует с зарядами окружающих предметов. Возникающие механические силы прямо пропорциональны произведению взаимодействующих зарядов и в некоторых случаях могут быть достаточными для того, чтобы их восприняло насекомое. Эти силы препятствуют движению насекомых вплоть до их прилипания к заряженной поверхности, а также приводят к налипанию на тело мелких пылевых частиц. Можно видеть, как у дрозофил в искусственном поле слегка расходятся крылья, подобно листочкам электроскопа. В очень больших по напряженности полях бабочки платяной моли буквально прилипают крыльями к заряженным поверхностям. Если заряжены только определенные участки пластиковой поверхности, то мелкие осы-наездники при движении по ней, подходя к заряженной зоне, замедляют бег и усиленно ощупывают антеннами дорогу перед собой. По той же причине ловушки из полиэтилена, процеживающие воздух, собирают значительно меньше насекомых, если эти ловушки по каким-то причинам оказываются заряженными.

Заряд поверхности можно снять, если предмет поместить в садок, обтянутый металлической заземленной сеткой (клетка Фарадея). Кроме того, клетка Фарадея будет препятствовать наведению потенциала на поверхность предметов верхними слоями атмосферы. Можно ожидать, что если заряды поверхностей как-то мешают насекомым, то условия внутри клетки Фарадея окажутся для них более благоприятными. Действительно, внутри клетки Фарадея наездники откладывают больше яиц. Накрывание кустов можжевельника металлической сеткой приводило к заметному возрастанию численности насекомых на этих кустах. Аналогичным образом, если накрывать поверхность почвы клетками Фарадея, то в поверхностном слое почвы оказывается в 1,5 раза больше мелких почвенных членистоногих, чем на участках, покрытых сеткой из изолятора. Особенно заметно возрастает численность некоторых ногохвосток и клещей.

Поведение насекомых между пластинами заряженного конденсатора также показывает тормозящее влияние электрического поля. При подаче на пластины потенциала, создающего поле, близкое или несколько большее по напряженности, чем атмосферное поле в грозовую погоду, мухи-дрозофилы перестают бегать. Сходным образом, но менее отчетливо реагируют на поле некоторые жуки-кожееды. Бабочки же платяной моли при включении поля нередко приходят в возбуждение, а потом останавливаются. Реакция насекомых совершенно не зависит от того, контактируют ли они непосредственно с токопроводящей поверхностью. По-видимому, чем меньше насекомое, тем резче выражена его реакция на поле. Интересно, что дрозофилы заметно реагируют даже на относительно слабое электрическое поле, вплоть до 200 В/м (примерно такое поле возникает при прохождении облака над головой), хотя и очень быстро адаптируются к такому полю.

Отметим, что, несмотря на очевидность реакции дрофозил и других насекомых на электрическое поле, она отличается плохой воспроизводимостью. Зимой дрозофилы, как правило, вообще не реагируют на поле. Летом же уровень их реакции при, казалось бы, строго одинаковых условиях варьирует от 13 до 93%. Реакцию на поле редко удается наблюдать в городской лаборатории и значительно чаще в сельской местности. Есть основания предполагать, что чувствительность дрозофил, пчел, а возможно, и других насекомых к электрическому полю уменьшается с повышением влажности, а также инфразвукового и вибрационного фона. Инфразвуки же возникают по многим причинам: при приближении атмосферного фронта, от гроз, магнитных бурь, ветра; транспорт и промышленные установки также нередко генерируют инфразвуки.

Почти не изучена ориентация насекомых в электрическом поле. В конденсаторе с вертикальным направлением силовых линий большинство дрозофил ориентирует ось тела параллельно силовым линиям поля. Сообщалось, что майские жуки предпочитают определенные направления по отношению к горизонтально идущим силовым линиям. Однако эти предпочитаемые направления сложным образом менялись во времени.

Итак, электростатическое поле влияет на поведение насекомых, явно препятствуя их движению, нарушая их "комфорт", а также приводит к отталкиванию друг от друга одноименно заряжающихся конечностей их тела. Эффект варьирует, по-видимому, в зависимости от нескольких факторов: от величины заряда тела насеко-мого, его физиологического состояния и уровня возбужденности, а также от положения оси тела по отношению к силовым линиям поля. Однако было бы преждевременным объяснять все реакции насекомых на электрическое поле только механическими взаимодействиями зарядов.

Переменное низкочастотное электрическое поле. Поле, создаваемое синусоидально меняющимся во времени током промышленной частоты (50 Гц), влияет на поведение насекомых аналогично постоянному полю. Однако при одинаковой напряженности поля реакция дрозофил на переменное поле в 1,5-2 раза выше, чем на постоянное.

Своеобразно влияет переменное поле на общественных пчел и ос. У одиночных особей видимая реакция может отсутствовать, но при помещении целого улья или гнезда между пластинами конденсатора она резко выражена. Внутри такого улья и гнезда быстро повышается температура, насекомые приходят в возбуждение, и часто вся семья вылетает из гнезда. Осы при этом нередко сцепляются в клубок.

Интересно, что этот эффект наблюдается только в том случае, когда пластины конденсатора параллельны сотам и, следовательно, бегающие насекомые пересекают силовые линии поля. Соответственно пчелы реагируют только при вертикальном положении пластин, а осы - горизонтальном. Заметим, что дрозофилы как в постоянном, так и переменном поле стремятся расположить ось своего тела по возможности параллельно силовым линиям поля.

Итак, реакция на переменное поле (50 Гц), по-видимому, сходна с реакцией на постоянное, но резче выражена. Возможно, что в переменном поле медленнее наступает адаптация или на насекомых влияет частое перераспределение зарядов внутри тела.

Ионизация и электропроводность воздуха. Ионизация воздуха, влияя на его электропроводность, играет значительную роль в регулировании поверхностных зарядов. Кроме того, возможно воздействие ионов вдыхаемого воздуха на физиологические процессы. В воздухе присутствуют ионы двух типов: легкие и тяжелые. Легкие ионы обладают положительным или отрицательным зарядом. В природе уровень ионизации варьирует в зависимости от местности, растительного покрова, загрязненности воздуха, сезона и погоды. Как правило, количество ионов в воздухе относительно очень мало, причем чаще всего число отрицательных ионов несколько превышает число положительных. Соответственно изменения электропроводности воздуха также очень незначительны.

Легкие ионы оседают на взвешенных в воздухе твердых частицах и капельках жидкости, образуя электрически малоактивные тяжелые ионы.

Неоднократно предполагалось, что уровень ионизации воздуха влияет на процессы жизнедеятельности. Считается, что это влияние связано с концентрацией положительных и отрицательных ионов, а также с соотношением между ними.

Влияние ионов на насекомых относительно мало изучено. Отмечалось возбуждающее действие отрицательных ионов на пчел, а положительных ионов - на мух, а также влияние соотношения их концентраций на некоторых бабочек. Повышение концентрации положительных ионов в эксперименте явно способствовало линьке тлей. Однако поведение дрозофил совершенно не зависело от уровня ионизации воздуха как при колебаниях ионизации в естественных диапазонах, так и при повышении уровня ионизации на несколько порядков при помощи радиоактивного коллектора. Аналогичным образом не наблюдалось никакой корреляции между поведением дрозофил и естественными колебаниями электропроводности воздуха, как положительной, так и отрицательной.

Рецепторы, воспринимающие уровень ионизации воздуха, не известны.