Механизмы опознавания коммуникационных звуковых сигналов
О том, что насекомые слышат и опознают коммуникационные звуковые сигналы, свидетельствуют реакции двух основных типов: изменение акустической активности (фонореакция) и двигательные реакции (фонотаксис). В первом случае наблюдаются активация, торможение, альтернация (чередование) или синхронизация пения. Во втором — приближение, удаление или иные перемещения насекомого относительно источника звука.
Избирательность акустических реакций можно легко наблюдать у видов, издающих призывные и ответные звуки. Так, самки кузнечиков рода Isophya отвечают на каждый пульс сигнала самца одним—тремя короткими щелчками. Помещая перед садком с половозрелыми самками поющих самцов разных видов прямокрылых, в том числе и близких симпатрических видов Isophya, нетрудно заметить, что ответные сигналы издаются только на призывные звуки своего вида.
Многочисленные исследования положительного фонотаксиса у разных групп прямокрылых дают убедительные доказательства того, что самок привлекают видоспецифические призывные сигналы. Реакции обоих типов сохраняются и при воспроизведении сигналов, записанных на магнитную ленту, поэтому нет оснований сомневаться в том, что насекомые реагируют именно на звук, а не на какие-то иные факторы.
Лабораторные эксперименты показывают, что насекомые не только отличают видоспецифические сигналы от других звуков, предъявляемых последовательно, но и опознают их при одновременном звучании, т. е. выделяют полезный сигнал из шума. В результате специального изучения помехоустойчивости акустической системы связи у кузнечиков рода Metrioptera было установлено, что самки проявляют положительный фонотаксис даже в том случае, если шум (звук симпатрического вида) превышает по интенсивности сигналы «своих» самцов в 3 раза. Совершенно очевидно, что такая помехоустойчивость обеспечивает надежную связь в естественных биотопах, где одновременно издают звуки многие виды животных.
Как ранее отмечалось, некоторые насекомые издают не один, а несколько (до семи) коммуникационных сигналов. Их воспроизведение вызывает разные реакции, поэтому есть основания считать, что слуховая система не только выделяет эти сигналы из шума, но и отличает их друг от друга.
Как же насекомые опознают звуковые сигналы?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего выявить те признаки, или параметры, сигналов, которые используются для их различения и опознавания. Результаты сравнительного акустического анализа показывают, что частотные спектры сигналов близких, и в том числе симпатрических, видов широко перекрываются, а их временные характеристики (длительность и закономерности чередования пульсов), напротив, обладают высокой видоспецифичностью и хорошо различаются. Это дает основание предполагать, что насекомые используют для опознавания акустических сигналов не частотные, а временные параметры.
Тщательный анализ сигналов, зарегистрированных при разных условиях или полученных от разных особей одного вида, свидетельствует о том, что временные параметры существенно различаются по степени изменчивости. Поэтому для опознавания сигналов, по-видимому, должны использоваться не все, а только некоторые, наиболее стабильные элементы.