Пук хищника

Комаров С.М.
(«ХиЖ», 2017, №5)

pic_2017_05_38.jpg

Художник В.Камаев

Человек разговаривает благодаря наличию воздушного мешка — легких. Выходящий из них воздух колеблет голосовые связки — складки слизистой оболочки гортани, что и порождает звук. Эти связки очень гибкие и упругие, поэтому человек может издавать звуки в обширном диапазоне частот. Однако такие полезные устройства есть отнюдь не у всех. Например, у большинства рыб нет ни легких, ни голосовых связок, и они по заслугам считаются самыми молчаливыми животными. Но есть среди них и исключения. За открытие оригинального способа общения у рыб, умеющих выпускать воздух не из легких, Игнобелевскую премию по биологии в 2004 году получили два коллектива исследователей: канадцы Бен Уилсон (Университет Британской Колумбии) и Лоренс Дилл (Университет Симона Фрезера), с которыми сотрудничал Роберт Бати из Шотландской ассоциации морских исследований, а также датчанин Магнус Валберг из Аархусского университета с Хоканом Вестербергом из Шведского национального совета по рыболовству. Удивительным образом в 2003 году обе научные группы опубликовали статьи о том, как сельди общаются с помощью пузырьков, выпускаемых из анального отверстия.

На Земле обитает множество животных без легких, и далеко не все они молчат как рыбы. Скажем, кузнечики стрекочут зазубринками на задних лапках. Жук-щелкун щелкает во время прыжка, когда специальный хитиновый вырост, не менее твердый, чем зазубрины у кузнечика, ударяет по хитиновому панцирю. Бабочка мертвая голова пронзительно свистит, выпуская засосанный в глотку воздух через вырост верхней губы, так называемый эпифарнис: у бабочек он хорошо развит и имеет вид борозды, неудивительно, что звук получается высоким. Жуки могут скрипеть надкрыльями, гусеницы — скрежетать челюстями. Паукам не повезло: не имея ни заполненных воздухом легких, ни твердых щетинок, зазубрин или панцирей, они могут разве что тихо шипеть или жужжать, выпуская воздух из трахей. Крупные пауки вроде тарантулов издают звуки, поскребывая передними лапками по твердой поверхности, — непонятно, желая что-то сообщить или от нечего делать.

У рыб возможностей больше, ведь у них помимо жестких покровов есть и плавательный пузырь. Основная его функция — гидростатическая: изменяя его объем, рыбы меняют свой удельный вес. Можно предположить, что, испуская из пузыря воздух, рыба могла бы звучать не хуже млекопитающих. Но во-первых, не у каждой рыбы воздушный пузырь выходит вовне — у многих воздух в него поступает из крови с помощью системы капилляров и туда же удаляется. А во-вторых, голосовыми связками рыбы не обзавелись. Тем не менее плавательный пузырь помогает им общаться: с помощью специальных мышц или костей рыба бьет по нему, как по барабану, издавая дробные звуки разной частоты. Рассказывают, что рыбий концерт может быть очень шумным. Так, в 2005 году обитатели флоридского прибрежного городка Кейп Корал ночью внезапно проснулись от мерного шума: им показалось, что поблизости начались какие-то ремонтные работы. Однако на самом деле то были рыбы Pogonias cromis, которых также называют черными барабанщиками. Они в изобилии собрались на мелководье и пели брачные песни, звук которых через воду и грунт проник в дома на берегу. В общем-то ничего удивительного: рыба немаленькая, дорастает до полуцентнера. Используют рыбы и способы, присущие насекомым, — скрипят зубами, трут или стучат плавниками друг о друга.

pic_2017_05_39.jpg

У сельди воздушный пузырь соединен с желудком и имеет выход в анальное отверстие

А вот сельди повезло с внутренним устройством. У этих рыб, а также у сардин и килек воздушный пузырь связан с желудком и глоткой. Благодаря этому сельдь наполняет его не за счет газообмена через кровь, а напрямую, заглатывая воздух с поверхности. При погружении лишний воздух выходит через анальное отверстие. Выделение пузырьков в косяке сельди рыбаки не раз наблюдали и до исследований игнобелевских лауреатов. Порой оно так обильно, что возникает настоящая пузырьковая завеса, — есть мнение, что это коллективная защита сельдей от хищников.

Однако, как установили игнобелиаты, все не так просто. Ночью сельдь начинает выпускать пузырьки, когда никаких хищников и близко нет, и не только при погружении, но и при всплытии, что противоестественно: в этот момент пузырь, наоборот, должен наполняться. А еще образование пузырьков сопровождается громкими звуками, которые слышны другим рыбам на расстоянии метров. Звук структурно весьма непрост. Он состоит из 7—65 отдельных импульсов общей продолжительностью от 0,6 до 76,65 секунды, частота же меняется от 1,7 до 20 кГц. При таком сложном фонетическом рисунке это могут быть и отдельные слова, и целые фразы — если предполагать, что звуки, издаваемые теми устами, которыми Тиль Уленшпигель не говорил по-фламандски, в рыбьем исполнении содержат какую-то информацию.

Интересно, что, когда экспериментальным сельдям в аквариуме закрыли выход на поверхность, они продолжали издавать анальные звуки, но с гораздо меньшей интенсивностью. Видимо, лишенные возможности заглатывать воздух, одни рыбы израсходовали весь запас, а другие, менее болтливые, еще сохранили часть. Было доказано и то, что с питанием звуки из воздушного пузыря никак не связаны — разговоры с помощью анального отверстия вели как сытые, так и голодные сельди.

Но все же почему именно разговоры — может быть, это лишь побочный эффект выхода газов из кишечника? В пользу того, что звуки имеют смысловую нагрузку, свидетельствуют и сложная частотная характеристика, и тот факт, что они возникают лишь ночью, когда рыбы не видят друг друга. Согласно гипотезе лауреатов, испуская газы, сельди сообщают друг другу о своем присутствии, ведь для защиты от хищников они предпочитают держаться большим косяками. Открытие этого способа связи разрешило загадку, давно мучившую ихтиологов: у сельди прекрасные органы слуха, однако до игнобелевских исследований считалось, что это молчаливая рыба, не способная издавать звуки. Теперь-то понятно, что хороший слух ей нужен не только для того, чтобы избежать зубов хищника, но и для координации действий с сородичами.

В работе Валберга и Вестерберга предложен и механизм звукообразования. Стенки газового пузыря в воде колеблются, порождая звуковую волну. И чем больше размер пузыря, тем ниже частота его звучания. Такой пузырь формируется на выходе из брюшка рыбы, растет по мере поступления газа, а затем отрывается и улетает прочь. Вот в ходе наполнения и формируется «вскрик». Впрочем, есть мнение, что сельди могут общаться и без расхода газа — в этом случае пузыри формируются и исчезают внутри кишечника рыбы. Но такой механизм «бурчания в животе» проверен не был.

Удивительно, но доказанная способность сельдей к звуковому общению не вызвала широкого резонанса. А ведь проблема звукового загрязнения моря стоит остро, многие ихтиологи на нее обращают внимание, но прежде всего в отношении славящихся своими вокальными способностями трески и морского окуня. С другой стороны, расшифровав сигналы, подаваемые селедками, можно попытаться создавать звуковые ловушки, которые помогли бы нам управлять движением косяков. Вот, например, с помощью звуковых ловушек канадские ихтиологи рассчитывают побороться с азово-черноморскими бычками Neogobius melanostomus: эти рыбки из наших морей попали в Великие американские озера и начали там бесчинствовать, угнетая местных бычков. Поскольку бычки поют брачные песни (точнее, рычат их), звуковая ловушка могла бы помочь уменьшению их поголовья. А в отношении сельди таких идей, похоже, ни у кого нет.

Знания о том, какие способы извлечения звуков доступны разным типам и классам животных, очень пригодились бы кинематографистам, снимающим фантастические фильмы. Возьмем, например, такие сериалы ужасов, как «Хищник» и «Чужой». И в том, и в другом чудовищные инопланетные твари время от времени рычат, подобно млекопитающим. Однако, судя по внешности, рычать они не должны. Так, Хищник, у которого ротовой аппарат состоит из ногощупалец, а голова украшена чем-то вроде гипертрофированных щетинок, явно ведет свой род от пауков. А они, как уже было упомянуто, молчаливы. Чужого авторы фильма, видимо, пытались срисовать с ящерицы, однако, судя по повадкам, у них вышло насекомое: подобно паразитической осе или наезднику, оно откладывает яйца в организм человека; пресмыкающиеся в таких фокусах не замечены. Стало быть, и эта тварь рычать не может, максимум — скрежетать хитином или мелодично свистеть наподобие бабочки мертвая голова. Имей они плавательный пузырь, можно было бы ожидать и рычания в результате мощного пука, однако ни у пауков, ни у насекомых такого устройства нет, да оно им и не нужно. Разве что в их кишечнике формируется взрывчатая смесь вроде той, что извергает из себя жук-бомбардир, и в минуту гнева она вырывается наружу. Но рычать открытыми вторичными устами ни Хищник, ни Чужой уж точно не могут. Только теми, в которые король Карл V не стал целовать Тиля Уленшпигеля.


 pic_2017_05_40-1.jpg  pic_2017_05_40-2.jpg

Повадки Чужого из одноименного научно-фантастического фильма — совсем как у наездников, откладывающих свои яйца в организм хозяина. Две торчащие вверх трубки — это яйцеклады; на рисунке внизу наездник Thalesse lunator достал ими гусеницу древоточца-рогохвоста.

Ротовой аппарат инопланетного Хищника из одноименного научно-фантастического фильма весьма напоминает тот, что имеется у земных паукооборазных существ (внизу)






Разные разности

20.02.2019 14:00:00

Многие крупные звери становятся мельче при одомашнивании — посмотрите на волка и собак, на реконструкцию первобытного быка тура и современных молочных коровок. А вот коты в обществе человека выросли. По крайней мере, в Дании.

>>
05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>