Куколки, которые шипят как змеи: обнаружен неожиданный защитный механизм у бабочек

Куколки бражников воспроизвели защитное шипение через дыхание — Сугиура

Необычный механизм защиты у куколок бабочек привлёк внимание японских биологов, исследовавших поведение бражников на ранних стадиях развития. Оказалось, что эти неприметные существа способны воспроизводить громкие предупреждающие звуки, напоминающие змеиное шипение, причём делают это при помощи дыхательных органов. Новая работа открывает ранее неизвестный аспект коммуникации и выживания насекомых. Об этом сообщает ТАСС.

Как было сделано открытие

Специалисты из Университета Кобе обнаружили явление, которое ранее считалось невозможным: куколки бражников способны издавать звуки не за счёт трения тела о субстрат, а благодаря работе дыхательных отверстий. Наблюдение началось случайно — биологи заметили, что гусеницы и куколки ореховых бражников реагируют на прикосновения необычно громким шипением. Это побудило учёных провести детальное исследование с использованием камер высокого разрешения и чувствительных звуковых датчиков.

В ходе наблюдений стало ясно, что подавляющее большинство гусениц и примерно половина куколок воспроизводят звуки при лёгком физическом контакте. Для подтверждения источника акустических импульсов исследователи применили нетривиальный подход: поместили куколки под воду, чтобы исключить посторонние источники звука.

Результат оказался однозначным — прикосновение пинцетом к телу куколки приводило к выбросу множества пузырьков из дыхательных отверстий, что и объясняло происхождение шумов. Такой механизм ранее наблюдали только у личинок некоторых видов бражников, но никогда — у куколок.

"До настоящего времени мы предполагали, что куколки бабочек [бражников] способны издавать какие-то звуки только в результате трения их тела об субстрат или взаимных прикосновений различных частей куколок. Нам удалось обнаружить первый пример того, как насекомые на данной стадии развития способны вырабатывать звуки при помощи органов дыхания", — заявил доцент Университета Кобе (Япония) Синдзи Сугиура, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Защитная функция шипения

После подтверждения акустического механизма учёные сосредоточились на вопросе: зачем куколкам имитировать звуки, характерные для змей? Ответ оказался связан с особенностями экосистемы, в которой обитают ореховые бражники. Эти насекомые часто подвергаются нападениям со стороны мелких птиц и небольших наземных животных. В то же время многие из их потенциальных хищников сами регулярно становятся добычей змей.

На этом фоне подобное шипение приобретает чёткий биологический смысл. И личинки, и куколки воспроизводят сходные по длительности, частоте и структуре предупреждающие звуки. Эти сигналы напоминают угрожающие звуковые импульсы, издаваемые змеями, и могут побудить хищника отказаться от дальнейших действий.

"С точки зрения акустики и личинки, и куколки данной бабочки вырабатывают почти одинаковое шипение, которое похоже по свойствам и структуре на предупреждающие звуки, вырабатываемые змеями. Так как на данный вид бражников нападают в основном мелкие птицы и животные, на которых, в свою очередь, охотятся змеи, это говорит в пользу того, что личинки и куколки бабочек имитируют шипение змей для того, чтобы защитить себя от нападений", — подытожил Сугиура.

Учёные отмечают, что такая форма акустической маскировки может быть особенно важна для неподвижных стадий развития насекомых. Если гусеница ещё может отшатнуться или попытаться скрыться, то куколка абсолютно уязвима. Единственная доступная стратегия — создать впечатление угрозы.

Случайность наблюдений как источник научного прогресса

Примечательно, что открытие произошло практически случайно. Исследователи не искали новые формы коммуникации у куколок; их внимание привлекла необычная сила звуков, возникающих при контактах с гусеницами. Это подчёркивает важность детального наблюдения за поведением даже широко изученных видов.

Ореховые бражники, распространённые в Японии и соседних регионах Дальнего Востока, ранее не демонстрировали подобных особенностей — по крайней мере, никто не фиксировал их систематически. Новые данные открывают возможность для пересмотра моделей защитного поведения множества видов, которые также могут использовать дыхательные органы для предупреждающих сигналов.

Изучение подобных механизмов позволяет лучше понять эволюционные преимущества, обеспечивающие насекомым выживание. Имитация звуков хищников - один из наиболее эффективных защитных инструментов в природе. Многие животные используют мимику, яркие окраски, запахи. Но акустическая маскировка встречается относительно редко, что делает открытие особенно значимым.

Экологическая и эволюционная роль звуков

С биологической точки зрения шипение куколок может выполнять сразу несколько функций. Во-первых, это средство мгновенного отпугивания хищника. В отличие от визуальных сигналов, требующих времени на распознавание, звук действует моментально и способен дать крошечному существу шанс на продолжение развития.

Во-вторых, универсальность звука делает такой метод эффективным против разных типов врагов — птиц, мелких млекопитающих, амфибий. Все они знакомы со звуковыми сигналами змей и реагируют на них инстинктивно.

В-третьих, исследование показывает, что подобные навыки возникают на нескольких стадиях развития насекомого и, вероятно, наследуются как часть устойчивой защитной стратегии. Если личинки и куколки используют один и тот же тип сигнала, то механизм, вероятно, появился давно и доказал свою эффективность.

Сравнение механизмов защиты личинок и куколок

Ранее было известно, что личинки некоторых видов бражников способны издавать громкие звуки через дыхательные отверстия, расположенные на задней части тела. Теперь выяснилось, что куколки, казалось бы, гораздо менее подвижные и функционально ограниченные, могут использовать аналогичный механизм.

Но есть важное различие: личинки способны активно изменять положение тела и сочетать акустические сигналы с визуальными формами защиты, например демонстрацией ярких кожных участков или изгибов. Куколки лишены этих возможностей — потому звук становится единственным средством отпугивания.

Такое сравнение подчёркивает эволюционную устойчивость защитной стратегии. Разные стадии развития насекомого встраивают один и тот же сигнал в свою поведенческую модель, адаптируя его к собственным ограничениям. Это делает их более защищёнными в уязвимые периоды жизненного цикла.

Плюсы и минусы интерпретации нового механизма

Новый механизм даёт уникальные возможности для научного анализа. Его плюсы очевидны: необычная акустическая форма защиты, демонстрация сложных адаптаций на стадии куколки, расширение знаний о поведении насекомых. Кроме того, открытие показывает, насколько разнообразным может быть использование дыхательной системы у беспозвоночных.

К потенциальным ограничениям можно отнести небольшой объём наблюдений: исследование охватывало конкретный вид бражников, и пока нельзя утверждать, насколько широко распространён подобный механизм среди других видов. Также остаётся вопрос о том, как именно работают струи воздуха и какие физические свойства создают шипящий эффект под водой и в воздухе.

Тем не менее результаты создают основу для дальнейших исследований в области биоакустики, зоологии поведения и эволюционной биологии.