Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №17/2008

Зоология

Н. Ю. Феоктистова

Кто громче всех поет?

Кончилось лето, наступил сентябрь, рабочие будни… Но стоит только чуть отвлечься, закрыть глаза, и накатывают воспоминания о шуме набегающих на берег волн, жарком летнем солнце, синем небе и неумолчном хоре цикад – самых громкоголосых насекомых на нашей планете. Ни сверчки, ни кузнечики, ни другие певцы не могут сравниться с цикадами по громкости издаваемых звуков.

Голова цикады

Голова цикады

Цикады – представители отряда равнокрылых хоботных насекомых (Homoptera), куда, кроме них, входят еще всем известные тли и «производители кошенили и шеллака» – кокциды, или червецы. В самом подотряде цикадовых тоже есть несколько групп – семейств – в основном мелких и малозаметных насекомых. (Хотя если «покосить» сачком по траве – обычный метод учета насекомых, – львиную долю попавшейся мелочи скорее всего будут составлять именно цикадовые.) «Благородные» же цикады составляют единое семейство – настоящих, или певчих, цикад (Cicadidae). Это более 1500 видов насекомых, обитающих в основном в тропических странах. Самые крупные цикады, например индонезийская царственная (Pomponia imperatorial), имеют тело длиной до 6,5 см, а размах их крыльев достигает 18 см! Да и самый мелкий представитель семейства – горная цикада (Cicadetta montana), достигает в длину 2 см – по меркам средних широт совсем не мало.

Несмотря на разницу в размерах, все певчие цикады очень похожи друг на друга внешне. Кто видел хоть одну цикаду, сразу признает представителя семейства в любом другом виде. У всех этих насекомых плотное крупное тельце с довольно большой головой, на которой между выпуклыми фасеточными глазами располагается треугольник из трех простых глазков. Обе пары крыльев у этого насекомого одинакового размера и прочности. Они прозрачные и пронизаны множеством мощных жилок. На расширенных голенях передних лапок имеются характерные шипики, а усы похожи на 5-членные жгуты.

И поют все цикады, независимо от размера, очень громко. Однако, тропические виды могут просто оглушить своим пением. Издаваемые ими звуки напоминают визг циркулярной пилы или пронзительный свисток паровоза и слышны на расстоянии полукилометра. Ученые утверждают, что «инструмент», издающий этот звук, является самым сложным «музыкальным» органом в природе.

Изучением пения цикад уже более 25 лет занимается австралийский исследователь Дэвид Янг. Он работает с австралийскими зелеными цикадами (Cyclochila australasias), типичными представителями семейства, достигающими в длину 4,5 см. Поют у цикад только самцы. Их хор – брачный зов, и молчаливые самки, заслышав его, прилетают на те же деревья, где расселись «женихи», и выбирают себе партнеров.

Каждый вид цикад поет свою брачную песню. Песня зеленых австралийских цикад воспринимается человеческим ухом как единый, очень громкий звук без каких-либо перерывов или изменений тональности. Как правило, песню начинает один самец, с довольно нерешительных звуковых призывов, продолжающихся 1–2 секунды. Когда же другие самцы присоединятся к нему, то громкий хор будет звучать на протяжении нескольких часов. Насекомые замолкают только ненадолго в самые жаркие часы дня. А когда чрезмерная жара спадает, хоровая брачная серенада начинает звучать вновь.

Поющая цикада

Поющая цикада

Для подробного изучения песни цикад Дэвид Янг прежде всего постарался найти сидящего на стволе дерева одиночного самца, который пел свою индивидуальную песню (такие самцы-индивидуалисты тоже встречаются). Ученый записал эту песню с помощью портативного магнитофона. Сделанная запись была проанализирована на компьютере. И оказалось, что песня, которую человеческое ухо воспринимает как продолжительный громкий звук, на самом деле состоит из набора кратких импульсов, обычно повторяющихся с частотой около 230, но порой и до 4000 раз в секунду.

Издают свои звуки цикады с помощью специальных пластинчатых органов – цимбал, расположенных на нижней стороне переднего сегмента брюшка. Под покрывающей пластинкой располагаются мягкие мембраны (цимбальные пластинки) неровной формы. К центральной части цимбальной пластинки прикрепляется специальный мускул, идущий к брюшку насекомого. Когда мускул сокращается, пластинка втягивается, а когда расслабляется – то встает на место, подобно крышке консервной банке, на которую давят пальцем. Цимбальные пластинки-мембраны очень эластичны благодаря специальным белкам резилинам и отлично усиливают звук. У некоторых видов цикад возврат в изначальное положение пластинки цимбалы сопровождается особым низким звуком, но у зеленой цикады цимбалы возвращаются в исходную позицию практически беззвучно. Очень интересные результаты дало исследование характера работы цимбальных мускулов. Оказалось, что левый и правый мускулы работают поочередно, и каждое сокращение сопровождается звуком. Чтобы песня цикады лилась ровно и была громкой, мускулы должны сокращаться, как уже сказано, с очень высокой частотой – более 100 раз в секунду каждый. Это возможно только при условии, что цимбальный мускул хорошо разогрет. Именно поэтому хор цикад можно услышать только в жаркую погоду. Когда холодно, насекомые просто физически не способны издавать звуки.

Высвобождение цикады из последней личиночной оболочки

Высвобождение цикады из последней личиночной оболочки

Однако только наличие цимбал не дало бы цикадам возможности петь самые громкие в мире насекомых песни. Для усиления звука огромное значение имеют резонаторы. У самцов цикад они расположены в брюшной полости (там, где у самок находятся репродуктивные органы). Воздушные камеры усиливают звуки определенной частоты, подобно тому, как это происходит в случае с «поющими бокалами», когда мы «сдвигаем» их в праздничный день.

Воздушные мешки-резонаторы цикад примыкают к особым перепонкам, расположенным снизу и спереди брюшка. Каждая перепонка – тонкая мембрана – защищена с внешней стороны жестким кутикулярным клапаном, снабженным маленькими гребнями. Собственно, этот орган (темпальные мембраны) – своеобразное «внутреннее ухо» цикады. Однако у самцов (и в частности, у самцов зеленой цикады) это «ухо» по размерам примерно в пять раз больше, чем у самок. Это позволило Янгу предположить, что темпальные мембраны также играют определенную роль в генерировании звука. Измеряя с помощью крохотного микрофона силу звучания непосредственно у тела поющей цикады, исследователь обнаружил, что наиболее низкие звуки исходят как раз из пространства между темпальными мембранами и покрывающими их крышечками.

И еще одна особенность. Во время пения самец цикады принимает совершенно определенную позу: тельце его напрягается, задний конец приподнимается, крылышки вытягиваются и приоткрывают приподнятое брюшко.

Спаривающиеся цикады

Спаривающиеся цикады

Ну, а когда брачные песни спеты и свадьбы сыграны, самкам цикад остается только отложить яички… и умереть. Действительно, взрослая стадия у этих насекомых живет крайне недолго, всего около месяца. Но ждать песен и свадеб вылупившимся из яиц цикадам приходится порой по несколько лет.

Яйца цикады откладывают под кору растений или в черенки листьев, которые самки пропиливают яйцеводом. Вышедшие личинки имеют толстое неуклюжее тело, гладкую и твердую кожу и толстые одночленистые лапки. Сначала молодые цикады питаются соками ветвей, а затем спускаются на землю и, используя свои мощные копательные лапки, зарываются в почву, иногда на глубину до 1 м, где сосут соки корней и подземных стеблей растений. Такой образ жизни они ведут очень долго – от 2 до 17 лет у разных видов! А для многих цикад продолжительность стадии личинки просто неизвестна…

Юное поколение совершенно не похоже на своих поющих родителей: тельце у личинок цикад беловатое, мохнатенькое, передние огромные лапы помогают им прорывать ходы к корням, которыми личинки питаются. Цикада за время своего существования несколько раз меняет облик. Личинка старшего возраста называется нимфой. В книге известного французского естествоиспытателя Жана Анри Фабра «Инстинкт и нравы насекомых» один из самых захватывающих рассказов повествует о превращении бескрылой нимфы в собственно цикаду. «Незадолго до вылета нимфы поднимаются к поверхности земли и остаются в безопасных норках до тех пор, пока природой им не будет дан некий сигнал к превращению во взрослое насекомое. Это похоже на чудо. Выйдя из своего многолетнего подземного заточения, нимфа залезает на какую-нибудь веточку или на основание ствола дерева и крепко цепляется за их поверхность. Постепенно на туловище нимфы появляются трещинки, затем образуется щель, сквозь которую можно увидеть нежно-зеленый цвет насекомого. Появляется сначала голова, затем ножки и смятые крылья. Все это происходит в течение 10 мин. Еще примерно полчаса требуется на то, чтобы крылья расправились, а цикада окончательно освободилась от оболочки нимфы. На солнце крылья и покровы насекомого быстро твердеют и через несколько часов самцы уже могут начинать свои брачные концерты».

И конечно, нельзя упустить еще один важный момент – роль цикад в литературе. Кто из нас в детстве не учил басню «Стрекоза и Муравей»! Сюжет басни ее автор, И.Крылов, взял у известного французского баснописца Лафонтена, а тот в свою очередь пересказал притчу Эзопа – поэта Древней Греции. И у Эзопа, и у Лафонтена персонажем басни выступает именно цикада – насекомое, чьи песни звучат летом и в Греции, и во Франции. Но жителям севера эти песни незнакомы, и для большей «наглядности» Иван Андреевич заменил цикаду (cigale) на стрекозу, которая на самом деле не умеет ни петь, ни прыгать…

По материалам Nature Australia, 2002/2003, V. 27. № 7.

Рейтинг@Mail.ru