Есть ли у муравья уши? Чем слышит муравей?

Берясь за этот вопрос, я думал: «Ну, уж про муравьев-то всё наверняка известно — и что, и как, и чем они слышат!» Оказалось — ничего подобного! Для мирмекологов (так называют специалистов по муравьям) несомненно только одно: муравьи умеют общаться с помощью звуков. И раз так — значит, у них совершенно точно есть слух и органы, которые (с довольно большой натяжкой) можно назвать ушами.

А «уши» муравьиные нисколечко не похожи на то, что мы с вами привыкли называть этим красивым словом. И «ушей» этих несколько видов. И слух — отнюдь не единственная их функция. И расположены они не только на голове, но и... Ладно, обо всём по порядку.

Как известно, звуки могут распространяться не только по воздуху, но и по жидкости (например, воде) и даже по твердым телам (например, почве, стволам деревьев и листьям). И если для людей важнее всего «воздушные» звуки, то для муравьев, которые всю свою жизнь ползают по земле, деревьям и другим твердым вещам, огромное значение имеют «твердые» звуки. (В принципе, человек тоже способен слышать «твердосубстратные» звуки. Вспомните Василису Прекрасную, которая прикладывает ухо к земле, чтобы услышать, далеко ли скачет Кащей Бессмертный на своем богатырском коне.)

А чтобы такие «твердые» звуки распознать, нужно уметь воспринимать вибрации, колебания субстрата. И для этого мало двух ушей на голове — органы слуха должны быть расположены везде, где только организм соприкасается со «звучащей» поверхностью, то есть практически по всему телу.

Рис. 1. Строение хордотонального органа. Сколопидии, как струны, натянуты между кутикулой и гибкой мембраной. Когда кутикула сдвигается, она тянет за собой сколопидий и вызывает возбуждение расположенного в этом сколопидии нейрона. Изображение с сайта what-when-how.com

По строению эти органы тоже ничуть не похожи на уши людей или, скажем, зайцев. Поскольку они не должны воспринимать пролетающие в воздухе волны, то им совершенно ни к чему тот наружный «уловитель» в виде раковины, который мы и привыкли называть ухом. А состоят эти слуховые органы из своеобразных «струн» (они называются сколопидии), натянутых между кутикулой (наружным скелетом насекомого) и специальной гибкой мембраной. Каждый сколопидий состоит из трех клеток, одна из которых — нервная. Если поверхность, к которой прикасается муравей, станет колебаться, то кутикула начнет тянуть сколопидий. Когда сколопидий растягивается, то нервная клетка под воздействием натяжения возбуждается и отправляет импульс в соответствующий нервный узел. Таким образом колебания поверхности превращаются в нервные импульсы, и муравей слышит звук. Вышеописанные органы называются хордотональными и занимаются не только различением звуков, но также и проприоцепцией — то есть они чувствуют растяжение мышц и определяют положение тела в пространстве.

Итак, с «твердыми» звуками мы разобрались. Но слышит ли муравей также «воздушные» звуки? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет, однако можно экстраполировать на муравьев данные, полученные на других насекомых — например, комарах и мухах.

А мухи и комары умеют слышать «воздушные» звуки с помощью специальных щетинок, расположенных на усиках. Звуковая волна шевелит такую щетинку, щетинка тянет за сколопидий, от этого расположенный в сколопидии нейрон разряжается и отправляет в нервный узел импульс. Такие органы слуха называются джонстоновыми органами. Они являются подтипом хордотональных органов и чувствительны только в ближнем поле (обычно на расстоянии не более десятков сантиметров). Нетрудно понять, что они будут ощущать не только звуки как таковые, но и любое колебание воздуха — например, ветер, вызванный приближающейся мухобойкой.

И кроме того, у насекомых есть еще один вид органов чувств, способных к восприятию звуков, — трихоидные сенсиллы. Этим сложным словосочетанием называются крохотные щетинки на теле насекомого. Эти щетинки непосредственно (а не через сколопидий, как джонстоновы органы) соединены с нервным окончанием, и, когда звуковая волна (или просто ветер) колеблет трихоидные сенсиллы, нервное окончание возбуждается и генерирует импульс, и в результате информация о колебаниях доходит до соответствующего нервного узла. У муравьев есть трихоидные сенсиллы, но вот достаточно ли они чувствительны, чтобы воспринимать звуки, до сих пор окончательно не выяснено.

Рис. 2. Усики муравья (электронная микрофотография). На усиках расположены джонстоновы органы, а также много трихоидных сенсилл, но неизвестно, достаточно ли они чувствительны, чтобы слышать звуки. Длина масштабной линейки на верхнем рисунке 500 мкм, на нижнем — 200 мкм. Фото из статьи: R. Hickling and R. L. Brown. Analysis of acoustic communication by ants // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4. Pp. 1920–1929

Зато кое-что известно насчет того, как муравьи используют звуковую сигнализацию.

Например, муравьи-кампонотусы, или древоточцы, выгрызающие свои гнезда в древесине, ударяют челюстями или брюшком по стенкам гнезда, чтобы призвать сородичей на его защиту.

А еще многие муравьи умеют стрекотать, потирая брюшком о специальные «тёрки» на стебельке между грудью и брюшком (рис. 3). Стрекот получается еле слышным, человеческое ухо едва различает его даже на близком расстоянии. Однако муравьям такой громкости достаточно, и они прекрасно могут общаться друг с другом с помощью стрекотания.

Рис. 3. Большинство муравьев издают звуки с помощью трения брюшка (Gaster) о стебелек (Postpetiole). Фото из статьи: R. Hickling and R. L. Brown. Analysis of acoustic communication by ants // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4. Pp. 1920–1929

Например, это стрекотание передается через почву. Сородичи могу откопать закопанного в песок муравья, услышав его «крики о помощи».

И через листья и ветви деревьев вибрация от стрекотания тоже передается. Используют это некоторые муравьи весьма неожиданным образом. Оказалось, что у муравьев-листорезов вибрация брюшка передается к челюстям (мандибулам). Когда мандибулы режут лист, то вибрируют с частотой около 1 кГц (тысячу раз в секунду!). Благодаря этому лист режется если и не быстрее, то ровнее и аккуратнее.

А позже выяснилось, что муравьи чаще стрекочут, когда режут не более жесткие, а более вкусные листья! Оказалось, что при этом к более крупным рабочим муравьям подбегают более мелкие. Потом крупный рабочий тащит срезанный лист в муравейник, а мелкие забираются на лист и едут на нём. Но они не просто катаются, а, например, защищают рабочих-носильщиков от мух, которые пытаются отложить на тело крупных рабочих свои яички.

Недавно выяснилось, что звуки для общения используют не только муравьи, но и их паразиты. В муравейнике обычно живут сотни видов других насекомых. Среди них — гусеницы некоторых бабочек-голубянок. Эти гусеницы похожи на личинку определенного вида муравьев по виду, а главное, по запаху. Рабочие муравьи, найдя такую гусеницу, тащат ее в гнездо. Гусеницы некоторых видов продолжают так хорошо подражать личинкам, что рабочие муравьи кормят их, как своих собственных младших сестер (рабочие муравьи — это бесплодные самки, а личинки — их сестры).

Недавно выяснилось, что гусеницы и куколки «голубянок-кукушат» издают звуки, подражая взрослым муравьям. При этом, как оказалось, у муравьев-хозяев (одного из видов рода Myrmica) матки и рабочие муравьи стрекочут по-разному. Если проигрывать рабочим звуки, издаваемые маткой, они окружают источник звука и принимают характерные «защитные» позы, как будто охраняют настоящую матку. Хитрые гусеницы и куколки голубянок подражают именно звукам матки, и рабочие муравьи бросаются их охранять!

Этот пример показывает, что звуки могут играть в жизни муравьиной семьи важную роль: в частности, королевский «хорошо поставленный голос» помогает матке занимать высшую ступень в иерархии. А значит, муравьи хорошо различают разные звуки своих сородичей — чем бы они ни слышали...

Автор благодарен Н. Г. Бибикову, А. А. Захарову и Вере Башмаковой
за консультации и помощь при подготовке ответа.

Ответил: Сергей Глаголев