Послушайте уникальную запись

Так звучали древние насекомые

Источник:

Breaking Science News

С помощью лазеров, компьютерного моделирования и искусственного интеллекта исследователи смогли реконструировать звуки древних родственников современных кузнечиков и сверчков по окаменевшим фрагментам крыльев. Оказалось, что один из них мог издавать ультразвуковые сигналы — задолго до появления летучих мышей.

Что звучало в лесах юрского периода? Точно ответить на этот вопрос непросто: голосовые органы динозавров и других позвоночных почти не сохраняются в ископаемых остатках. Но у некоторых насекомых есть преимущество — их звуковые органы находятся в твердом наружном покрове тела и могут пережить процесс окаменения.

Именно по таким «звуковым отпечаткам» ученые попытались восстановить акустический ландшафт, существовавший около 165 миллионов лет назад.

Исследователи из Сычуаньского сельскохозяйственного университета и их коллеги изучили 20 окаменелостей древних прямокрылых насекомых, найденных в геологической формации Цзюлуншань во Внутренней Монголии. Ископаемые остатки относятся к среднеюрскому периоду и принадлежат девяти видам из двух вымерших групп. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Эти древние родственники современных сверчков и кузнечиков издавали звуки примерно так же, как многие их современные потомки: самцы терли одно крыло о другое. Такой способ создания звука называется стридуляцией.

Как ученые услышали насекомых из юрского периода

Чтобы понять, какие звуки могли издавать древние насекомые, исследователи объединили сразу несколько методов. Они сравнили ископаемые остатки почти со 100 современными видами, измерили с помощью лазерной виброметрии, как колеблются крылья живых насекомых, а затем смоделировали поведение окаменевших крыльев на компьютере.

Дополнительно ученые использовали модели машинного обучения, которые по форме крыла помогли предсказать характер звуковых сигналов.

Картина оказалась довольно разнообразной. Большинство из девяти изученных видов, вероятно, издавало чистые звуки частотой около 5 кГц — примерно в том же диапазоне, что и некоторые современные сверчки.

Но один вид, Sigmaboilus peregrinus, оказался гораздо интереснее. Судя по строению его крыльев, он мог издавать звуки частотой выше 20 кГц — то есть в ультразвуковом диапазоне, недоступном человеческому слуху.

Именно эта находка заставила ученых пересмотреть одну из распространенных гипотез об эволюции насекомых.

Ультразвук появился раньше летучих мышей

До сих пор считалось, что важную роль в появлении ультразвукового слуха и коммуникации у насекомых сыграли летучие мыши. Они появились примерно на 55 миллионов лет позже этих юрских насекомых и используют эхолокацию для охоты.

Предполагалось, что насекомым пришлось научиться слышать ультразвук и самим издавать высокочастотные сигналы, чтобы обнаруживать приближающихся хищников и избегать их.

Однако новое исследование показывает: ультразвуковая коммуникация существовала у насекомых задолго до появления первых летучих мышей.

По мнению ученых, давление могли создавать первые млекопитающие и другие хищники. Насекомым было выгодно использовать более тихие и сложные для обнаружения сигналы, чтобы их было труднее найти по звуку.

Не исключено и другое объяснение: многочисленные виды насекомых могли конкурировать между собой за «акустическое пространство». В таком случае разные частоты помогали бы им не мешать друг другу и эффективнее общаться.

Юрский лес мог быть гораздо громче, чем кажется

Авторы исследования пока осторожны в выводах. Они отмечают, что могут уверенно говорить лишь о широком диапазоне звуков, который использовали древние прямокрылые: от низких слышимых человеком частот до умеренного ультразвука.

Тем не менее находка Sigmaboilus peregrinus может стать самым древним свидетельством использования ультразвука в коммуникации животных. Получается, что предки современных кузнечиков начали осваивать высокие частоты около 165 миллионов лет назад.

Есть и другие свидетельства древнего ультразвука. Например, исследования меловых бабочек показывают, что они также могли воспринимать или использовать высокочастотные сигналы.

Все это меняет привычную картину. Когда первые летучие мыши появились на Земле, они, вероятно, попали не в тихий мир, где ультразвук был совершенно новым изобретением, а в уже довольно сложный и насыщенный высокочастотными сигналами звуковой ландшафт.

Другие ученые задались вопросом о том, почему не существовало динозавров размером с мышь. Ответ здесь.