Ученые в безэховой камере выясняют, как гусеницы слышат без ушей

В тихом летнем саду гусеница спокойно поедает листья, но через мгновение замирает: сзади приближается оса. Табачные бражники, как называют этих гусениц, не имеют заметных ушей, однако способны чувствовать хищника. Группа биологов и инженеров пытается понять, как им это удается. Новые данные указывают на то, что гусеницы слышат при помощи крошечных сверхчувствительных волосков на теле.

Поскольку эти волоски настолько чувствительны, исследования приходится проводить в полной тишине. Ученые использовали безэховую камеру — одно из самых тихих мест в мире. Камера установлена на тяжелых стальных пружинах и не касается земли, благодаря чему внутрь не проникают внешние вибрации и шум.

В течение года исследователи каждый день помещали гусеницу на платформу и передавали через нее вибрации разной интенсивности. Акселерометр измерял движения и точные колебания платформы. В ответ на стимулы гусеницы иногда подпрыгивали, иногда дергались или вздрагивали. Так ученые определили порог, ниже которого гусеницы переставали реагировать на вибрацию.

Затем в качестве стимула использовали звук, распространяющийся по воздуху. Гусеницы продолжали реагировать даже тогда, когда звук был слабее порога, установленного для прямой вибрации. Чтобы исключить восприятие колебаний платформы, акселерометр фиксировал вибрации, возникающие от звука, и сравнивал их с вибрациями при прямом механическом воздействии. Результаты показали, что гусеницы действительно слышат звук в воздухе.

Возник вопрос: где же находятся их уши? У большинства насекомых звуковое давление улавливает тимпанальный орган, но у гусениц нет очевидных мембран. Изучив прошлые работы и рассмотрев гусениц под микроскопом, ученые обратили внимание на характерные волоски на теле. В следующем эксперименте они удаляли волоски — иногда все, иногда только некоторые, с помощью пинцета под микроскопом. Защитные реакции гусениц резко снижались, причем эффект зависел от того, какие именно волоски удалены и какие частоты звука использовались. Работа пока не опубликована в научном журнале.

Это исследование может привести к созданию акустических устройств нового поколения. Обычные микрофоны содержат мембраны, воспринимающие звуковое давление. Если заменить их структурами, напоминающими волоски гусениц, будущие микрофоны смогут определять также скорость движения частиц воздуха и направление звуковой волны. Такие направленные микрофоны были бы полезны в слуховых аппаратах, позволяя пользователю получать информацию не только о громкости, но и об источнике звука.