Биологи раскрыли давнюю загадку пения сверчков

Биологи из Университета Западного Онтарио разработали инновационный метод реконструкции звукоизвлечения сверчков. Он основан на анализе физического строения крыльев насекомых с использованием измерений музейных образцов и компьютерного моделирования.

Новая методика, опубликованная в Royal Society Open Science, была создана профессором биологии Наташей Матре (Natasha Mhatre) и её бывшими студентами. Их лаборатория изучает биофизику коммуникации насекомых и пауков.

Как поют сверчок?

Песня сверчка — это не вокализация, а результат вибрационной механики его передних крыльев. Эти жёсткие, кожистые крылья служат защитным щитом и содержат специализированные микроструктуры для стрекотания. Ключевую роль играет паттерн жилкования — расположение жилок в крыле определяет частоту (высоту тона) песни.

"Каждое крыло сверчка имеет рисунок жилок, который структурно критичен для создания песен, — говорит Матре. — Одни жилки генерируют силы для вибрации, другие — укрепляют локальные области, создавая резонансные структуры".

Эволюция моделирования

Ранее, в знаковом исследовании 2012 года в PNAS, учёные использовали упрощённые допущения для компьютерных моделей крыльев. Крылья "зажимались" в областях с высокой плотностью жилок, хотя в природе они свободны. Этот подход использовался более десяти лет, но был неточным.

Новая модель, разработанная на примере сверчка Teleogryllus oceanicus (австралийский полевой сверчок), строже соответствует физическим характеристикам насекомого. Крыло закрепляется только у основания, как в реальности. Эта модель способна предсказывать точные паттерны вибрации, в том числе для новых, ранее не изученных крыльев.

Работа с музейными образцами

Авторы также исследовали использование сухих консервированных образцов (как в музеях). Они обнаружили, что у высушенного крыла вибрационный паттерн похож на живой, но резонансная частота — неправильная из-за отвердения материала.

Однако правильную частоту можно восстановить, смочив крыло водой или искусственно уменьшив жёсткость в компьютерной модели.

"Мы разработали более надёжный способ реконструкции акустической функции сверчков на основе морфологии, используя компьютерное моделирование и сохранённые образцы", — резюмирует Матре.