Как мотыльки используют акустические сигналы растений при выборе места для кладки яиц

Скам и безопасность

Взаимодействие между растениями и насекомыми традиционно изучается через призму визуальных, химических и тактильных сигналов. Однако недавние исследования открывают совершенно новый аспект — роль ультразвуковых эмиссий растений в поведении насекомых, в частности мотыльков. Учёные из Тель-Авивского университета и Института защиты растений Volcani Institute выявили, что самки мотылька Spodoptera littoralis ориентируются на ультразвуковые звуки, выделяемые обезвоженными растениями, и используют их для выбора оптимального места для откладки яиц. Этот феномен добавляет новый уровень понимания сложного взаимодействия между флорой и фауной, а также проливает свет на удивительные способности насекомых воспринимать стимулы окружающей среды. Растения испускают ультразвуковые сигналы, которые ранее считались незначимыми или даже случайными.

Они возникают в результате физиологических процессов, таких как кавитация — образование и схлопывание микропузырьков в ксилеме при снижении водного давления из-за недостатка влаги. Эти звуковые импульсы генерируются с частотами, достигающими 20-60 кГц, что совпадает с диапазоном слуха многих мотыльков. Ранее считалось, что мотыльки используют свой слух исключительно для обнаружения эхолокационных звуков летучих мышей или для сексуальной коммуникации. Новое исследование доказывает, что их слуховая система более универсальна, позволяя распознавать и интерпретировать звуки окружающей среды, в частности сигналы растений. Для проверки гипотезы исследователи провели серию экспериментов с египетским листовёрткой Spodoptera littoralis, известным широким спектром хозяев-растений и развитой слышимостью ультразвука.

Были устроены специальные лабораторные условия: арены с двумя опциями для кладки яиц, где на одной стороне проигрывались воспроизведенные ультразвуковые сигналы обезвоженных томатных растений, а на другой — тишина или контролирующие элементы, не связанные с биоакустическим сигналом. В отсутствие настоящих растений самки мотыльков демонстрировали ярко выраженное предпочтение откладывать яйца ближе к источнику ультразвука, имитирующему обезвоженное растение. Этот факт указывает на то, что звук сам по себе служит важным ориентиром и даже заменяет визуальные и химические стимулы в поиске места для размножения. Интересно, что при добавлении живых растений в экспериментальная ситуация менялась — самки предпочитали оставлять яйца у гидратированных, здоровых растений без ультразвуковой подложки, что соответствует естественной стратегии избегания стрессовых условий для будущего потомства. Чтобы подтвердить, что выбор мотыльков был напрямую связан с восприятием звука, авторы провели дополнительный контроль: самок лишали слуха путем повреждения слуховых мембран.

Такие особи переставали проявлять предпочтение к акустическим сигналам, что подтвердило значимость именно слухового восприятия в данном поведении. Изучение индивидуальной подвижности мотыльков показало, что самки исследуют обе стороны арены, постепенно увеличивая время пребывания возле источника ультразвука, прежде чем принять решение о кладке. Такая пространственная и временная динамика свидетельствует о сложном процессе оценки информации и интеграции различных сигналов окружающей среды при принятии жизненно важных решений. Важным аспектом исследования было подтверждение специфичности реакции мотыльков на звуки растений. В качестве контроля использовали звуки, издаваемые самцами мотыльков во время ухаживания, спектр которых пересекается с диапазоном ультразвука растений.

В отличие от звуков обезвоженных растений, звуки самцов не вызывали значимого изменения поведения самок, что указывает на избирательность восприятия и интерпретации звуковых сигналов у мотыльков. Дополнительно учёные провели оценку восприятия химических сигналов растениями с помощью электрофизиологических методов. Антенны мотыльков хорошо реагировали на летучие вещества, выделяемые как сухими, так и увлажненными растениями, что показывает, что насекомые интегрируют мультисенсорную информацию, сочетая акустические и химические подсказки при выборе места размножения. Полученные данные поднимают интересный вопрос об эволюционном происхождении слуховых органов мотыльков. Первоначально их появление связывали с необходимостью избегать хищников — летучих мышей, а также с коммуникацией в брачный период.

Однако способность воспринимать звуки растений добавляет новый смысл их адаптивной важности и свидетельствует о более разносторонней роли слуха в жизни этих насекомых. Это расширяет понимание того, как виды адаптируются к изменениям окружающей среды и используют все доступные сенсорные молекулы для выживания. Стоит отметить, что акустические сигналы растений не являются развитыми эволюционными «сообщениями» в традиционном смысле. Скорее, это побочные эффекты физиологических процессов, которые насекомые научились воспринимать и использовать. Тем не менее, нельзя исключать возможность того, что в природе существуют виды растений, которые в ответ на стресс или атаки вредителей способны усиливать акустические сигналы намеренно, чтобы привлечь насекомых или других животных, выгодных для защиты.

Такая гипотеза потребует дополнительных исследований, но уже сегодня открывает новые перспективы в изучении биоакустики и межвидового взаимодействия. Новые данные о том, что мотыльки используют ультразвуковые сигналы растений при принятии решений о кладке яиц, изменяют традиционные представления о коммуникации в экосистемах. Это открытие позволяет предположить, что акустика является недооценённым каналом передачи информации, играющим ключевую роль в выборе места обитания и воспроизводстве многих насекомых и возможно других организмов. Перспективы практического применения таких знаний достаточно широки. Например, учитывая широкое распространение Spodoptera littoralis как вредителя сельскохозяйственных культур, понимание его поведенческих реакций на акустические сигналы может помочь в разработке новых методов управления популяциями, снижая использование химических инсектицидов.

В маркетинге и фитомониторинге можно будет использовать акустические эмиссии для оценки состояния растений и прогнозирования вероятности нашествия вредителей. Подобные исследования подчеркивают важность комплексного подхода к изучению природных взаимодействий, где сенсорные и поведенческие паттерны животных тесно связаны с физиологическими и экологическими характеристиками растений. Они заставляют пересмотреть границы знания, открывая двери для новых областей в экологии, эволюционной биологии и биоинженерии. В заключение, мотыльки Spodoptera littoralis являются первыми известными насекомыми, демонстрирующими использование акустических сигналов растений как значимого ориентира при выборе места для размножения. Это открытие не только углубляет понимание механизмов восприятия окружающего мира у насекомых, но и открывает путь к более широкому изучению биоакустики в растительно-животных взаимодействиях.

Предстоит исследовать, насколько широко распространена подобная способность среди других видов и как такие акустические сигналы влияют на экосистемные процессы в целом.