Ученые восстановили стрекот кузнечиков, живших 165 миллионов лет назад
Китайские исследователи смогли приблизительно реконструировать звуки, которые издавали древние родственники современных кузнечиков. Эти насекомые обитали в юрских лесах около 165 миллионов лет назад - в эпоху господства динозавров.
В отличие от птиц и большинства позвоночных, насекомые оставляют после себя структуры, по которым можно судить о способах звуковой коммуникации. Их крылья покрыты твердым хитином, а многие виды создают звук за счет трения одной поверхности о другую. Поэтому даже окаменевшие элементы крыльев способны рассказать о том, как звучали древние насекомые.
Как ученым удалось восстановить древний звук
Авторы исследования изучили 20 хорошо сохранившихся окаменелостей, принадлежавших девяти вымершим видам кузнечиков. Все находки происходят из отложений формации Цзюлуншань на территории Китая. Судя по геологическим данным, эти насекомые жили примерно в одном лесном сообществе и в один период - около 165 миллионов лет назад.
Главное внимание специалисты уделили крыльям. У современных кузнечиков звук возникает, когда зазубренная жилка одного крыла соприкасается со специальной поверхностью другого. При движении крыльев формируются вибрации, которые и воспринимаются как характерное стрекотание.
Чтобы понять, какие звуки могли издавать древние насекомые, ученые исследовали представителей современных видов, сохранивших относительно примитивные особенности строения. С помощью лазерного виброметра они измерили параметры колебаний крыльев во время трения. Затем полученные данные сопоставили с формой и размерами окаменелых крыльев.
Особое значение имела длина зазубренной жилки. Исследователи выявили связь между этим параметром и высотой звука: чем отличались размеры и строение жилки, тем на другой частоте могло происходить стрекотание. На основе этой зависимости удалось рассчитать вероятный диапазон звучания юрских кузнечиков.
Однако одной частоты недостаточно для полноценной реконструкции песни. Она показывает, насколько высоким или низким был звук, но не объясняет, каким был его ритм. Скорость повторения звуковых импульсов зависит не только от крыльев, но и от нервной системы насекомого, а она в окаменелостях не сохраняется.
Ритм определил искусственный интеллект
Для оценки темпа стрекотания ученые использовали машинное обучение. Алгоритм проанализировал большое количество данных о современных кузнечиках и сопоставил особенности их крыльев с ритмом звуковых сигналов.
После обучения нейросеть получила изображения и морфологические характеристики древних крыльев. На их основе программа рассчитала наиболее вероятный темп стрекотания вымерших видов. Таким образом, исследователи смогли восстановить не только предполагаемую высоту звука, но и приблизительную структуру древней песни.
Получившаяся картина указывает, что юрские кузнечики уже обладали сложной системой акустической коммуникации. Они могли создавать достаточно чистые тона, а некоторые виды, по расчетам ученых, были способны генерировать звуки ультразвукового диапазона.
Ультразвук существовал до появления летучих мышей
Современные кузнечики, сверчки и близкие к ним насекомые иногда используют высокочастотные сигналы. Одна из распространенных гипотез связывает появление ультразвука с защитой от летучих мышей: эти хищники ориентируются с помощью эхолокации и способны улавливать высокочастотные звуки.
Но первые летучие мыши появились значительно позже - примерно 55 миллионов лет назад. Юрские кузнечики жили задолго до них. Если расчеты ученых верны, способность издавать ультразвук возникла не как ответ на охоту летучих мышей, а по другим причинам.
Высокочастотные сигналы могли помогать насекомым общаться в густом лесу, где низкие звуки сильнее искажаются растительностью. Кроме того, ультразвук потенциально позволял передавать сообщения на фоне общего шума древней экосистемы и снижал вероятность того, что сигнал услышат некоторые хищники.
Что могли означать песни древних кузнечиков
У современных кузнечиков стрекотание чаще всего связано с поиском партнера и привлечением самок. Самцы демонстрируют видовую принадлежность, физическое состояние и способность создавать громкий, ритмичный сигнал. У близких видов песни могут заметно различаться, что помогает насекомым не путать партнеров.
Вероятно, похожую функцию звуки выполняли и в юрском лесу. Различия в форме крыльев могли приводить к появлению разных частот и ритмов, благодаря чему отдельные виды сохраняли акустическую обособленность. Иными словами, древний лес мог быть наполнен своеобразным многоголосым "хором" насекомых.
При этом реконструкция не является точной аудиозаписью. Ученые не могут восстановить все детали: громкость, точную скорость движения крыльев, реакцию окружающей среды и индивидуальные особенности поведения. Речь идет о расчетной модели, основанной на строении окаменелостей и сравнении с современными видами.
Почему такие находки важны для науки
Исследование показывает, что сложные системы коммуникации появились у насекомых очень давно. Кузнечики существовали задолго до возникновения современных групп млекопитающих и птиц, однако уже тогда могли использовать акустические сигналы для взаимодействия друг с другом.
Реконструкция звуков также помогает ученым лучше понять древние экосистемы. По структуре крыльев можно предположить, в какое время суток активировались насекомые, как они конкурировали за внимание партнеров и каким образом распределялись в лесной среде.
В дальнейшем аналогичные методы можно применить к другим ископаемым насекомым - древним сверчкам, цикадам и родственникам саранчи. Если сохранились достаточно четкие отпечатки крыльев, исследователи смогут оценить их частотный диапазон и особенности звукового поведения.
Таким образом, окаменелости способны рассказать не только о внешнем виде древних животных. В некоторых случаях они позволяют восстановить часть звукового ландшафта прошлого и представить, каким был юрский лес задолго до появления человека.
