Как цикады общаются на тропической вечеринке
В тропических лесах Малайзии самцы стрекочущих цикад комплекса Mecopoda с наступлением темноты начинают свои ночные концерты для привлечения самок. Эти ухажёры предпочитают стрекотать синхронно, хором. Однако синхронизироваться непросто, так как им приходится координироваться на фоне шумных трелей очень близкородственного вида цикад.
Манфред Хартбауэр из Университета Карла и Франца (Австрия) поясняет сложность: «Этот вид использует почти тот же частотный спектр [2–80 кГц] в своём акустическом сигнале, но производит его непрерывной трелью. Нам было интересно, как стрекочущий вид может установить синхронность хора в присутствии такого шумового маскирующего сигнала». Вместе с аспирантом Марианом Зигертом и коллегой Хайнером Рёмером Хартбауэр решил это выяснить. Результаты опубликованы в The Journal of Experimental Biology.
Синхронизация в шуме
Сначала команда проверила, могут ли «стрекотуны» синхронизировать свои сигналы в присутствии маскирующей трели. Они записали стрекот и проигрывали его изолированным самцам. После того как самец присоединялся и синхронизировался с периодическим сигналом, исследователи добавляли звуковую дорожку с трелью, постепенно увеличивая её громкость, пока «стрекотун» не терял синхронность.
«Оказалось, что стрекотуны способны выдерживать высокий уровень шума, — говорит Хартбауэр. — Все протестированные самцы могли подстраивать свои сигналы под сородича в присутствии трели, которая была на 8 дБ громче, чем сигнал сородича».
Ключ к разгадке — низкая частота
Сравнив стрекот и трель, команда заметила необычную особенность. Хартбауэр вспоминает: «В стрекоте был довольно сильный частотный компонент на 2 кГц, которого не было в трелях. Это казалось очень необычным, потому что все известные до сих пор слуховые нейроны у большинства цикад настроены на 10 кГц и ультразвуковые частоты».
Эксперименты подтвердили, что самцы-«стрекотуны» способны детектировать этот низкочастотный компонент. Когда его делали неразличимым, самцы теряли способность синхронизировать стрекот.
Нейронный механизм
Далее дуэт исследователей проверил, задействован ли в обнаружении стрекота на фоне шума слуховой нейрон с Т-образной морфологией (TN1). С помощью крошечных крючковых электродов, введённых в шею цикады, они зафиксировали активность нейрона TN1 при предъявлении стрекота.
Затем они проверили, может ли нейрон TN1 детектировать низкочастотный компонент, подвергнув цикад воздействию чистого тона 2 кГц. Порог обнаружения оказался очень высоким — чистый тон должен был быть довольно громким, чтобы вызвать ответ нейрона.
«Но как только мы включали маскирующий шум, этот порог снижался примерно на 10 дБ, — говорит Хартбауэр. — Это удивительно, потому что обычно при включении источника шума интенсивность сигнала нужно увеличивать, чтобы вызвать ответ нейрона. У этой цикады всё было наоборот».
Это означает, что присутствие самца другого вида каким-то образом помогает «стрекотунам» обнаруживать специфичный для их вида сигнал на 2 кГц.
Вывод
Таким образом, коктейльная обстановка ночного джунгляя, кажется, не мешает, а наоборот, способствует коммуникации стрекочущих цикад.