Po této otázce jsem si pomyslel: “No, o mravencích je pravděpodobně známo všechno – co, a jak as tím, co slyší!” Ukázalo se – nic takového! Pro myrmekology (jak se říká specialistům na mravence) je jisté jen jedno: mravenci dokážou komunikovat pomocí zvuků. A pokud je to tak, znamená to, že rozhodně mají sluch a orgány, které (s docela velkým rozpětím) lze nazvat ušima.
A „uši“ mravenců nejsou vůbec podobné tomu, co jsme vy a já zvyklí nazývat tímto krásným slovem. A existuje několik typů těchto „uší“. A sluch zdaleka není jejich jedinou funkcí. A nacházejí se nejen na hlavě, ale také. Dobře, první věci.
Jak víte, zvuky se mohou šířit nejen vzduchem, ale také kapalinami (například vodou) a dokonce i pevnými látkami (například půdou, kmeny stromů a listy). A pokud jsou pro lidi nejdůležitější zvuky „vzduchu“, pak pro mravence, kteří se celý život plazí po zemi, stromech a jiných pevných věcech, mají „pevné“ zvuky velký význam. (V zásadě je člověk také schopen slyšet zvuky „pevného substrátu“. Vzpomeňte si na Vasilisu Krásnou, která přiloží ucho k zemi, aby slyšela, jak daleko cválá Kašchei Nesmrtelný na svém hrdinském koni.)
A abyste mohli rozpoznat takové „pevné“ zvuky, musíte být schopni vnímat vibrace a vibrace substrátu. A k tomu dvě uši na hlavě nestačí – sluchové orgány musí být umístěny všude tam, kde tělo přichází do kontaktu s „znějícím“ povrchem, tedy téměř po celém těle.
Obr. 1. Stavba chordotonálního orgánu. Scolopidia, stejně jako provázky, jsou nataženy mezi kutikulou a pružnou membránou. Když se kutikula pohybuje, táhne scolopidium spolu s sebou a způsobuje excitaci neuronu umístěného v tomto scolopidiu. Obrázek z what-when-how.com
Strukturou se tyto orgány také vůbec nepodobají uším lidí nebo řekněme zajíců. Vzhledem k tomu, že by neměli vnímat vlny létající vzduchem, vůbec nepotřebují onen vnější „lapač“ v podobě mušle, kterému jsme zvyklí říkat ucho. A tyto sluchové orgány se skládají ze zvláštních „provázků“ (tzv scolopidia), natažené mezi kutikulou (exoskelet hmyzu) a speciální pružnou membránou. Každé scolopidium se skládá ze tří buněk, z nichž jedna je nervová. Pokud povrch, kterého se mravenec dotkne, začne vibrovat, kutikula začne tahat za scolopidium. Při natažení scolopidia se nervová buňka pod vlivem napětí vzruší a vyšle impuls do příslušného nervového uzlu. Vibrace povrchu se tak přemění na nervové impulsy a mravenec zvuk slyší. Orgány popsané výše se nazývají chordotonální a zabývají se nejen rozlišováním zvuků, ale také propriocepce – to znamená, že cítí protažení svalů a určují polohu těla v prostoru.
Takže jsme se vypořádali s “tvrdými” zvuky. Ale slyší mravenec také zvuky „vzduchu“? Na tuto otázku zatím neexistuje jednoznačná odpověď, ale je možné extrapolovat údaje získané o jiném hmyzu, například komárech a mouchách, na mravence.
A mouchy a komáři mohou slyšet zvuky „vzduchu“ pomocí speciálních štětin umístěných na jejich anténách. Zvuková vlna takovou štětinkou rozpohybuje, štětina táhne za scolopidium, což způsobí vybití neuronu umístěného ve scolopidiu a vyslání impulsu do nervového ganglia. Tyto sluchové orgány se nazývají Johnstonovy orgány. Jsou podtypem chordotonálních orgánů a jsou citlivé pouze v blízkém poli (obvykle na vzdálenost ne větší než desítky centimetrů). Není těžké pochopit, že budou cítit nejen zvuky jako takové, ale i jakékoli vibrace ve vzduchu – například vítr způsobený blížící se plácačkou na mouchy.
A kromě toho má hmyz jiný typ smyslových orgánů schopných vnímat zvuky – trichoidní sensilla. Tato složitá fráze odkazuje na drobné štětiny na těle hmyzu. Tyto sétae jsou přímo (a ne přes scolopidium, jako Johnstonovy orgány) spojeny s nervovým zakončením, a když zvuková vlna (nebo prostě vítr) rozvibruje trichoidní senzilu, nervové zakončení je excitováno a generuje impuls, a jako výsledek informace o vibracích se dostane do příslušného nervového ganglionu. Mravenci mají trichoidní senzilu, ale zda jsou dostatečně citliví na vnímání zvuků, nebylo dosud zcela objasněno.
Obr. 2. Antény mravenců (elektronový mikrofotografie). Tykadla obsahují Johnstonovy orgány a také mnoho trichoidních sensil, ale není známo, zda jsou dostatečně citlivé, aby slyšely zvuky. Délka měřítka na horním obrázku je 500 μm, na dolním obrázku je 200 μm. Foto z článku: R. Hickling a R. L. Brown. Analýza akustické komunikace mravenci // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4.Pp. 1920–1929
Ale víme něco o tom, jak mravenci používají zvukovou signalizaci.
Například mravenci camponotus neboli mravenci tesaři, kteří ohlodávají svá hnízda ve dřevě, narážejí čelistmi nebo břichem do stěn hnízda, aby vyzvali své příbuzné, aby je chránili.
A mnoho mravenců může cvrlikat třením břicha o speciální „struhadla“ na stopce mezi hrudníkem a břichem (obr. 3). Cvrlikání je sotva slyšitelné, lidské ucho jej sotva rozezná ani na blízko. Tento objem však mravencům stačí a pomocí cvrlikání spolu dokážou perfektně komunikovat.
Obr. 3. Většina mravenců vydává zvuky třením břicha (Gaster) o stéblo (Postpetiole). Foto z článku: R. Hickling a R. L. Brown. Analýza akustické komunikace mravenci // Journ. Acoust. Soc. Amer. 2000. V. 108, No. 4.Pp. 1920–1929
Toto cvrlikání se například přenáší půdou. Příbuzní mohou vyhrabat mravence zahrabaného v písku poté, co uslyší jeho „volání o pomoc“.
A vibrace z cvrlikání se přenášejí i přes listí a větve stromů. Někteří mravenci toho využívají velmi nečekaným způsobem. Ukázalo se, že u mravenců listořezů se vibrace břicha přenášejí do čelistí (kusatelů). Když kusadla řežou list, vibrují frekvencí asi 1 kHz (tisíckrát za sekundu!). Díky tomu je plech řezán když ne rychleji, tak rovnoměrněji a přesněji.
A později se ukázalo, že mravenci cvrlikají častěji, když stříhají ne tužší, ale chutnější listy! Ukázalo se, že ve stejnou dobu menší dělnice přiběhnou k větším dělnicím. Pak velký dělník odtáhne uříznutý list do mraveniště a menší dělníci na list vylezou a svezou se na něm. Ale nejen jezdí, ale například chrání vrátné před mouchami, které se snaží položit varlata na tělo velkých dělníků.
Nedávno se ukázalo, že nejen mravenci, ale i jejich parazité využívají ke komunikaci zvuky. Mraveniště je obvykle domovem stovek druhů dalšího hmyzu. Jsou mezi nimi i housenky některých motýlů borůvek. Tyto housenky se vzhledem a hlavně čichem podobají larvě určitého druhu mravence. Pracující mravenci, kteří našli takovou housenku, ji přetáhli do hnízda. Housenky některých druhů nadále napodobují larvy tak dobře, že je mravenci dělnice krmí, jako by to byly jejich vlastní malé sestřičky (mravenčí dělnice jsou sterilní samice a larvy jsou jejich sestry).
Nedávno bylo zjištěno, že housenky a kukly kukaččích holubů vydávají zvuky napodobováním dospělých mravenců. Současně, jak se ukázalo, hostitelští mravenci (jeden z druhů rodu Myrmica) královna a dělnice cvrlikají odlišně. Pokud pustíte zvuky vydávané královnou dělnicím, obklopí zdroj zvuku a zaujmou charakteristické „obranné“ pozice, jako by hlídaly skutečnou královnu. Vychytralé housenky a kukly holubů napodobují zvuky královny a mravenci dělníci se vrhají na jejich ochranu!
Tento příklad ukazuje, že zvuky mohou hrát důležitou roli v životě mravenčí rodiny: zejména královský „dobře vytvořený hlas“ pomáhá královně obsadit nejvyšší úroveň v hierarchii. To znamená, že mravenci jsou dobří v rozlišování různých zvuků svých příbuzných – bez ohledu na to, co slyší.
Autor je vděčný N. G. Bibikovovi, A. A. Zacharovovi a Věře Bašmakové
za radu a pomoc při přípravě odpovědi.
Pokračujeme v povídání o neobvyklých zvucích na základě mikropodcastu Svět podle zvuku od Sama Harnetta a Chrise Hoffy. V první části naší recenze jsme mluvili o úžasných kouscích hudby a nástrojích vytvořených lidmi.
V tomto díle se podíváme na to, čeho je příroda v tomto ohledu schopna. Povídáme si o úžasných a neobvyklých zvucích, které hmyz vydává, přírodních jevech a světě kolem nás.
Foto Yellowstone National Park PD
Gejzíry a Black Pool of Yellowstone
V USA, na rozhraní tří států (Wyoming, Montana a Idaho), se nachází první národní park na světě, založený v roce 1872. Na jeho území se nachází mnoho řek, jezer, kaňonů, jeskyní a dokonce i největší supervulkán na kontinentu. Nás ale zajímají různé gejzíry a další geotermální zdroje. Například neobvyklý „Black Pool“.
Vypadá to jako obrovská černá díra v zemi naplněná křišťálově modrou vodou. Geotermální plyny stoupají ze dna bazénu a tvoří bubliny, které se hromadí na hladině, vydávají neustálý šelest a následně praskají.
V parku najdete mnoho gejzírů, které „explodují“ s různou pravidelností. Malé gejzíry vypouštějí páru a vodu každých deset minut do výšky až dvou až tří metrů. Velké gejzíry se mohou „nabíjet“ déle, ale také vystřelují výše – například jeden z největších gejzírů v parku „vybuchne“ každé tři dny do výšky čtyřiceti metrů, druhý – přibližně každou hodinu do výšky čtyřiceti- dva metry.
Voda gejzíru může stoupat z hloubky téměř kilometru. Vystřikování vody a páry gejzíry, praskání plynů, vření – to vše dohromady vytváří zvuky úžasné svou intenzitou, které mohou sloužit jako přirozená relaxační „hudba“:
Většina nahrávek se šuměním vody nebo šuměním bublin vytváří podobný relaxační účinek. Oba jsou zvuky s jednotným zvukem. Nevyžadují od nás zvláštní soustředění, takže je nepovažujeme za nebezpečné a nepociťujeme úzkost.
Zpívající písky
Písky „zní“ z různých důvodů – pod vlivem větru nebo při lidské chůzi. Vědci pokračují ve studiu konkrétních projevů tohoto jevu. Písek duny musí splňovat několik podmínek, aby „zpíval“: částice písku musí být kulaté, nesmí přesáhnout 0,5 mm v průměru a dosahovat určité vlhkosti. Zvuk zpívajících dun se těžko s něčím srovnává: připomíná mix bicího nástroje a varhan, flétny a vytí.
Navíc, pokud jsou si částice písku co nejvíce podobné, duna „zní“ pouze jedním tónem (jako například v poušti v Maroku).
Mravenčí kroky
Jeden mravenec (v závislosti na druhu) váží od jednoho do pěti miligramů. Pro lidi zůstávají mravenci „tichí“, ale speciální zařízení pro záznam zvuku snadno zaznamená rachot mravenců. Zde bylo nahráno pomocí kontaktních mikrofonů JrF navržených zvukovým inženýrem Jezem Riley Frenchem.
Jsou tak citlivé, že zaznamenají sebemenší vibrace povrchu – včetně dupání mravenců. Ostrá kliknutí jsou mravenci, kteří se snaží kousnout mikrofon:
Gravitační vlny
V únoru 2016 vědci experimentálně objevili gravitační vlny – zkreslení časoprostoru, jejichž existenci předpověděl Albert Einstein. Observatoře gravitačních vln LIGO (USA) a VIRGO (Itálie) zaznamenaly signál ze sloučení dvou masivních (36 a 29 slunečních hmotností) černých děr, ke kterému došlo více než miliardu světelných let od Země. Dráhy černých děr se točí stále rychleji a nakonec se srazí ve vysokém crescendu:
Data zaznamenaná vědci mohou být prezentována v různých rovinách a pomocí různých médií. Zvuk se v tomto případě stal jedním z těchto prostředků – nejen kvůli kráse a srozumitelnosti, ale také proto, že signál přijímaný observatořemi je ve skutečnosti na frekvenci přibližně shodné s frekvencí lidské řeči. Právě zvuk v jedné ze svých podob se stal prostředkem k pochopení neznámých tajemství vesmíru, díky kterému byl učiněn jeden z nejdůležitějších (ne-li nejdůležitější) vědeckých objevů naší generace.
Nyní je zvuk gravitačních vln jedním z nejznámějších na světě. Promítá se to i do hudby. Například jedna z prvních hudebních skladeb „na základě“ zní takto.
- Zvukové spouštěče: jak lidská psychika reaguje na různé zvuky
- Zvuk z různých stran: jak jej vnímají zástupci různých profesí
- „Určitě nás slyší“: jak zvířata vnímají zvuk
- „Slyšení přes uši“: neobvyklé způsoby vnímání zvuku
- Déšť, řinčení brnění a tekutý kov: jak vzniká zvuk pro kino
- Páteční formát: Jak „zní“ digitální peníze
- Nástroje, které se nestaly mainstreamem: hurdiska, židovská harfa a hudební pila
Tento článek byl přečten 5 520 krát.
Článek je zařazen do sekcí: Zajímavosti o zvuku
Sdílet materiál: 
