Певчие цикадки привлекают партнёров, вибрируя брюшком с помощью "щёлкающего органа"

Цикадки (planthoppers) привлекают партнёров на расстоянии, посылая вибрационные сигналы по стеблям и листьям растений с помощью быстрых ритмичных движений брюшка. В новом исследовании, опубликованном 12 марта в журнале PLOS Biology, учёные из Оксфордского университета показали, как недавно открытый "щёлкающий орган" позволяет насекомым обоих полов создавать эту вибрацию за счёт комбинации мышечного действия и упругой отдачи.

Для создания вибраций, эффективно распространяющихся по растительному материалу, требуется внезапное высвобождение механической энергии — во много раз более быстрое, чем могут обеспечить крошечные мышцы цикадок.

Авторы обнаружили, что секрет заключается в быстром высвобождении накопленной упругой энергии, подобно катапульте, но с ключевым отличием: энергия высвобождается циклически, что приводит к повторяющимся движениям брюшка вверх-вниз. Это обеспечивается сложной анатомической структурой, которую исследователи назвали "щёлкающим органом" из-за скорости его открывания и закрывания.

Открытие нового органа было неожиданным. "Я изучал 3D-изображения цикадок, полученные с помощью рентгеновской визуализации на ускорителе частиц, чтобы понять эволюционные связи между разными группами, — сказал ведущий автор Леонидас-Романос Давраноглу. — Но когда я виртуально препарировал насекомых на компьютере, я сразу понял, что вижу нечто совершенно новое, и решил исследовать дальше".

Исследователи собрали сотни живых цикадок в окрестностях Афин и провели эксперименты в лаборатории в Оксфорде. Для понимания механизма генерации вибраций они использовали микротомографию, лазерную виброметрию, конфокальную микроскопию и высокоскоростную видеосъёмку. Затем учёные совместно с Лабораторией вибраций и неопределённости Оксфорда создали теоретическую модель механизма.

Вибрационный орган был обнаружен у представителей всех многочисленных семейств цикадок, что показывает, что вся эта группа насекомых специализируется на этой необычной форме коммуникации.

"Эти насекомые включают несколько экономически важных видов вредителей, таких как коричневая цикадка — один из самых серьёзных вредителей риса в развивающихся странах, — сказала соавтор доктор Бет Мортимер. — Понимание того, как эти насекомые общаются, может помочь в нарушении их каналов связи или обнаружении их сигналов. Неслышимые для уха, цикадки разработали свой собственный новый способ общения с потенциальными партнёрами".

Хотя открытие щёлкающего органа является новым, сам механизм коммуникации чрезвычайно древний и датируется как минимум 250 миллионами лет — с самого начала эволюции цикадок.