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.
Jsme zvyklí si myslet, že hlavním „kanálem“, kterým zvuk vstupuje do mozku, jsou uši. Téměř všechna zvířata, která potkáváme v běžném životě nebo vídáme v zoologických zahradách, reagují na naši přítomnost otáčením uší – kočky, psi, sloni nebo lišky fenekové.
Existují i zvířata, která nemají uši. Nečiní je to hluchými. Rozsah zvuků, které mohou některá zvířata vnímat, je velmi odlišný od toho lidského. O tom všem budeme dále mluvit pod střihem.
Autor fotografie Philippe Put CC
Pokud nejsou uši
Hlavní postava slavné „Písně o kobylce“, kterou děti rády chytají, dokonale slyší svět kolem sebe. Kobylky, stejně jako cvrčci, používají jako zvukový kanál své přední nohy, na kterých je umístěna citlivá membrána. Tento „senzor“ dokáže vnímat zvukové vlny s amplitudou rovnou průměru atomu vodíku. Některé druhy sarančat jsou schopny vycítit minimální změny prostředí včetně seismické aktivity a přesunout se na bezpečné místo dlouho před zemětřesením.
Ryby také nemají uši v obvyklém smyslu (jistě, pokud by je měly, proudnicový tvar těla by byl značně narušen). Ale tito vodní obyvatelé mají vynikající sluch: ryby vnímají zvukové vibrace pomocí malých otvorů, které se táhnou po celém těle od hlavy po ocas. Všechny zvukové vlny, které tyto receptory zachytí, jsou přeměněny na impulsy, které pak putují do plaveckého měchýře. Tento orgán, fungující jako zesilovač zvuku, jej přenáší do vnitřního ucha (které je svou stavbou velmi podobné lidskému uchu) a následně je signál zpracováván mozkem.
A velryby obecně přijímají zvukové informace hrdlem a poté speciálním kanálem vedoucím do vnitřního ucha. I když podle alternativní verze mají velryby sluchový otvor, který se otevírá za okem.
Krokodýl má uši, ale nejsou vidět, protože jeho boltec je po ponoření do vody uzavřen membránou. Samotné sluchové otvory jsou zvenčí chráněny kostěným výstupkem. Střední ucho u krokodýlů je reprezentováno pouze jednou kostí – sponami, která vede zvuk do vnitřního ucha. Někteří vědci se domnívají, že krokodýli slyší pod vodou naprosto dobře, i když vibrace vody pravděpodobně jednoduše vnímají svými hmatovými receptory.
Mravenci vnímají zvuk trochu jako kobylky: na nohou a anténách mají speciální senzory, které detekují změny vibrací. Zároveň mravenci cítí vibrace nejen ve vzduchu, ale také prostřednictvím povrchů – stromů, listů atd. Sluchové orgány mravenců nevyžadují mušle, jako například lidské ucho, protože mravenci nepotřebují zachytit zvukové vlny létající vzduchem. Pro vnímání zvukových informací mají mravenci tzv. scolopidii, provázkové orgány natažené mezi kostrou hmyzu a membránou. Tento systém přeměňuje vibrace a vibrace na nervové impulsy.
Jak slyší hudbu?
Přiznejte si, že ti, kteří mají doma kočku nebo psa, se alespoň jednou v životě pokusili zhodnotit reakci svého mazlíčka na zvuk konkrétní skladby nebo filmu. Vědci se vážně zamysleli nad otázkou, jak zvířata vnímají hudbu a definitivně se shodli na jednom: stejně jako my dokážou hudbu rozdělit na tu, která se jim líbí, a na tu, která je jim nepříjemná.
Zvířecí psychologové upozorňují, že přesnější odpověď se prostě dostat nedá, protože i lidé vnímají hudbu jinak. Rozsah vnímání zvuku u zvířat je různý a neměli bychom zapomínat ani na emoce a asociace, které ta či ona hudba vyvolává. (O tom, jak hudba pracuje s lidskými emocemi, jsme již psali).
Veterinář Charles Snowdon říká, že zvířata slyší hudbu jinak než my. Sluch domácích zvířat je mnohem ostřejší než náš a rozsah vnímání zvuku u psů a koček je širší než u lidí. Zvířata proto „nerozlišují“ (v obvyklém smyslu) mezi rockem, reggae nebo hip-hopem. Lidská hudba je pro ně celým oceánem zvuků a ruchů, ne vždy příjemných – a ne vždy slyšitelných pro člověka samotného.
Americký skladatel David Teie ale složil pro kočky relaxační hudbu. The Washington Post okamžitě provedl experiment (odkaz na video) a vyzkoušel, jak zvířata na takovou hudbu reagují.
Tei ve svých „kočičích“ skladbách například sampluje zvuk virblů a zrychluje jej na frekvenci kočičího předení. Podle samotného skladatele, pokud jednoduše nahrajete něco, co vypadá jako vrnění, chlupaté publikum rychle ztratí zájem. Thei se tedy snaží “polechtat jejich mozek”, aby si kočky pomyslely: “Nevím, co to je, ale rozhodně se mi to líbí!”
Skladatel studoval oscilogramy kočičího předení a zjistil, že každý jednotlivý zvuk se skládá ze dvou: dvojitých úderů, podobných rychlému srdečnímu tepu. Lidé je neslyší, ale kočky ano.
Pak bylo na “předení” ve velmi vysokém rozsahu navrstveno “spousta mňoukajících koťat”. Tey zahrál dvě noty na housle a pak je pomocí počítače transponoval o dvě oktávy. Mimochodem, violoncello v „hudbě pro kočky“ umožňuje lidem vychutnat si taková díla, ale nejprve si musíte zvyknout na dunění pozadí.
Violoncellista Tei píše hudbu pro kočky od roku 2003, tímto neobvyklým způsobem chce formulovat svou Univerzální teorii hudby, podle níž se hudba, obchází vědomí, dotýká hlubokých emocí, využívá zvuky, které obklopují plod v děloze, když mozek stále není vytvořen.
Tato hudba podle jeho názoru funguje stejně pro lidi i zvířata. Podle Tey není náhodou, že hudba, která se člověku uvolňuje, se tempem shoduje s klidovým pulzem jeho matky a zvukové spektrum houslí – nejoblíbenějšího klasického nástroje – se shoduje se spektrem ženského hlasu. Provedl dokonce pokus na opicích a zveřejnil podrobnou zprávu.
David Tey tedy o pár let později nahrál první album relaxační hudby pro kočky, jehož účinnost byla testována na zvířatech v kočičí kavárně „Cats and Whiskers“. Stále není jasné, jaké emoce tato hudba v kočkách vyvolává, ale propagační video ke kočičí hudbě vyšlo velmi dojemně.
Proto teď při odchodu z domova zahrajte svým mazlíčkům něco jiného než Guns N’ Roses – je lepší využít vynález Davida Thea a nezranit jim chlupaté uši.
