Ориентация и локация

Водяные жуки (вертячки), обитатели небольших прудов и спокойных ручьев, двигаясь по поверхности воды, даже ночью ухитряются не сталкиваться друг с другом, избегать препятствий. Существует предположение, что для этого водяным жукам служат усики-антенны. Они усеяны многочисленными тонкими волосками, лежащими на поверхности воды. У основания волосков находятся чувствительные нервы, возбуждаемые при малейших перемещениях волосков относительно тела жука. По-видимому, волоски на усиках воспринимают колебания на поверхности воды, а нервная система обрабатывает поступающую таким образом информацию и руководит поведением жука.

Поражает способность вертячек отличать волны, отраженные препятствием, от тех, которые вызваны ветром или течением. Система обнаружения у этих жуков не только пассивная (восприятие колебаний извне, от других источников), но и активная: они сами посылают поверхностные водяные волны, которые зондируют окрестность и, отразившись от препятствия, воспринимаются усиками. Чтобы эти волны, генерируемые жуком при бегании и плавании по воде, не мешали восприятию других колебаний, вертячка двигается толчками, делая частые паузы, во время которых "слушает". Однако детально и под бионическим углом зрения локационные способности вертячек еще не изучались.

Известный французский энтомолог Жан-Анри Фабр (1823-1915), автор уникального труда "Жизнь насекомых", еще в прошлом веке обратил внимание на чрезвычайно развитую у некоторых насекомых способность к локации и обнаружению. Вот что он пишет о поиске осой-аммофилой червяков, идущих на корм ее личинкам. "Оса упорно ищет червя в потрескавшейся плотной земле, она пытается рыть, приподнимает комки сухой земли, блуждает, но упорно возвращается к одному и тому же месту. Может быть, червь скрывается слишком глубоко в земле? Оса знает, где он, но не может добыть его с такой глубины. Пытаясь рыть и в конце концов покидая это место, она делает это не потому, что ошиблась, - у нее нет силы для глубокого рытья слежавшегося грунта. Везде, где останавливается аммофила и скребет лапками землю, должен быть червь. Я решаю помочь осе. Там, где она только что упорно скребла лапками, я копаю ножом, но ничего не нахожу. Тогда оса вновь возвращается и снова скребется там, где я копал. Неужели червь так глубоко? Я копаю снова и вытаскиваю озимого червя". Пять раз ученый копал ножом грунт на местах, указанных осой, и пять раз убеждался, что она не обманулась. "Почва может быть голой и покрытой травой, мягкой или каменистой, плотной или рыхлой, - пишет Фабр далее, - это не имеет значения для аммофилы. Везде, где она роется, есть червь. Чем же руководствуется оса? Все указывает, что органами исследования ей служат усики. Их концами, все время дрожащими, оса быстро, маленькими ударами исследует почву. Если встретится щелка, то дрожащие усики вводятся в нее. Не действует ли здесь обоняние? Но червь вообще никак не пахнет, да еще вдобавок лежит под слоем плотного иногда грунта, травы. Гнилые и прелые листья на поверхности почвы издают сильный аромат, ощущаемый даже нами, и по крайней мере этот аромат должен был бы заглушить ничтожно слабый запах (если он имеется) лежащего под землей червя. Остается звук. Но озимый червь - ночное насекомое. Днем, улегшись в своей подземной норке, он совершенно неподвижен и лишь ночью вылезает наружу".

Как же аммофила узнает, где скрывается червь? Несомненно, указателем ей служат усики. Но какова их роль? Фабр не смог ответить на этот вопрос. Удовлетворительного объяснения действия усиков (антенн) насекомых нет и по сей день. Может быть, аммофила, ударяя усиками о поверхность почвы, порождает слабые сейсмические волны, отражающиеся от червя? Может быть, она воспринимает инфракрасное излучение или сама играет роль радара? Может быть, локация осуществляется иным видом энергии? Неизвестно. Между тем выяснение этого имело бы огромное значение для техники локации и обнаружения.

Самцы некоторых видов бабочек (сатурния, дубовый и клеверный шелкопряд и др.) обнаруживают самку на расстоянии 10-15 км. Можно посадить бабочку в коробочку, защитить комнату, где она находится, сильнопахнущими веществами (нафталин, керосин, препараты сероводорода) - самцы безошибочно найдут к ней дорогу. Если самку поместить в банку из обычного стекла, которое пропускает инфракрасные лучи, самцы ее обнаружат, если же опыт повторить, но с банкой из стекла, непрозрачного для инфракрасной части спектра, самцы не прилетят. Стоит удалить у самцов усики, как они теряют способность воспринимать "зов" самки.

Следует отметить, что принцип инфракрасного обнаружения, часто используемый насекомыми в качестве "ближнего привода", применительно к дальней (свыше 100 м) связи большинством ученых берется под сомнение. Некоторые исследователи, придерживающиеся гипотезы волновой природы запаха, согласно которой он создается колебаниями гигантских молекул пахучих веществ, полагают, что самцы своими усиками воспринимают именно запах самки. Сильные посторонние запахи не влияют на точность обнаружения, так как имеют иную частоту. Успех же опытов, говорящих в пользу инфракрасной природы обнаружения, объясняется тем, что частота "запаховых" колебаний лежит вблизи частоты световых волн инфракрасной части спектра. Безусловно, в этих гипотезах многое спорно, даже фантастично, но на то и существуют гипотезы, чтобы их доказывать.

Ученые уже достигли успехов в изучении и освоении некоторых "патентов" насекомых. При исследовании микроскопического слухового органа моли, которой питаются летучие мыши, было установлено, что моль воспринимает звуковые колебания в диапазоне частот от 10 до 100 кгц и обнаруживает приближение летучей мыши, издающей лоцирующие звуки на этих частотах, на расстоянии до 30 м. Было выяснено также, что два основных элемента, образующих слуховой орган моли, отличаются по чувствительности на 20-25 дб и что моль сама генерирует специальные синхронизирующие сигналы, которые помогают ей декодировать (расшифровывать) принимаемые звуки.

В ряде экспериментов ученые остроумно использовали слуховой орган моли в качестве микрофона для приема сигналов, посылаемых летучей мышью. К нервам, идущим от слухового органа моли, присоединили микроминиатюрные электроды, от которых сигналы подавались на лабораторный усилитель, а затем записывались на магнитную ленту и подвергались дальнейшей обработке с целью выяснения количества информации, получаемой молью о движении мыши.