Лягушки Sechellophryne gardineri проживающие на Сейшельских островах, являются одними из самых маленьких лягушек в мире. Не смотря на то, что у них отсутствуют слуховые  косточки и барабанные перепонки, они способны квакать и при этом слышать друг друга. Международная группа ученых с помощью рентгеновских лучей смогла решить эту загадку, установив, что эти лягушки используют полость рта и ткани для передачи звуков на внутреннее ухо.

Без среднего уха 99,9% звуковой волны не дойдёт до слуховых рецепторов, но сейшельские лягушки решают эту проблему с помощью рта-звукоуловителя. Слуховой аппарат большинства видов животных появился еще в триасовом периоде 250-200 млн. лет назад и является общим для большинства проживающих сейчас четвероногих. Несмотря на то, что слуховой аппарат четвероногих животных со слуховой косточкой, барабанной перепонкой и средним ухом схож, он возник у некоторых групп животных независимо друг от друга. Так, например, в отличие от слухового аппарата млекопитающих, большинство лягушек не имеют наружного уха, но среднее ухо содержит барабанную перепонку, расположенную у поверхности головы. Входящие звуковые волны заставляют вибрировать барабанные перепонки, которые передают эти колебания с помощью косточек на внутреннее ухо, где волосковые клетки переводят их в электрические сигналы, поставляемые в мозг. Но возможно ли слышать звуки без барабанных перепонок и слуховых косточек? Теоретически - нет, это связано с тем, что 99,9% звуковой волны, достигнув животного, отражается от поверхности его кожи и поглощается его тканями.

Однако, несмотря на это нам известен один вид лягушек, не имеющий барабанных перепонок и слуховых косточек, но при этом они способны квакать и слышать друг друга. “Это кажется противоречием” – говорит Рено Боистел. “Эти маленькие животные – гардинеры обитают изолированно в тропических лесах Сейшельских островов уже 47-65 млн. лет, с тех времен, как эти острова отделились от суперконтинента Гондваны. В результате чего, если они способны слышать, то их слуховая система должна была напоминать слуховую систему некоторых форм животных  обитавших на древнем суперконтиненте”.

Трёхмерная реконструкция головы Sechellophryne gardineriДля того чтобы убедится, способны ли эти лягушки слышать друг с друга, ученые установили громкоговорители в естественной среде обитания этих земноводных и транслировали по ним предварительно записанные песни самцов лягушек на которые “слушатели” незамедлительно отвечали.

Следующим шагом ученые попытались определить механизм, с помощью которого эти, казалось бы, глухие лягушки слышали друг друга. В качестве звукопроводящего механизма рассматривались лёгкие, мышцы, которые у лягушки соединены с грудным поясом в области внутреннего уха, а так же костную проводимость. Вследствие малых габаритов Sechellophryne gardineri, достигающую всего лишь одного сантиметра в длину, зоологи решили воспользоваться рентгеновским аппаратом высокого разрешения.

Эксперименты и численное моделирование показало, что ни одна из гипотез была не верна. Оказалось, что звук попадал на рецепторы через рот земноводного.

Дело в том, что рот у гардинеры по объему больше, чем ее легкие и служит отличным резонатором, который усиливает звуки чужого кваканья. Для лучшего звукопроведения у Sechellophryne gardineri уменьшилась толщина тканей между внутренним ухом и полостью рта вследствие чего ткани стали более однородные, что привело к тому, что звук  быстрее и полнее мог добираться до костей внутреннего уха.  Кроме того, для лучшей слышимости звуков соперников, рот лягушки особенно хорошо резонирует на частотах пения других самцов. Скорее всего, столь примитивный слуховой аппарат позволяет амфибии слышать только своих сородичей и быть глухой к другим звукам.

Источник: ScienceDaily

Органы слуха кузнечиков находятся на ногах. Несмотря на то, что кузнечики относятся к насекомым, строение их слухового аппарата подобно строению такового у млекопитающих. Он состоит из конусообразной полости заполненной жидкостью, мембраны и листка кутикулы.

Подробнее...

В нашем ухе — как, впрочем, в ухе любого млекопитающего — можно выделить три части: барабанную перепонку, систему слуховых косточек и улитку внутреннего уха с чувствительными клетками. Звуковые колебания передаются на барабанную перепонку из воздуха, а улитка заполнена жидкостью, обеспечивающей среду для рецепторных клеток. Если бы колебания передавались непосредственно в жидкость внутреннего уха, они теряли бы много энергии и не смогли бы подействовать на слуховые рецепторы. И слуховые косточки — молоточек, стремя и наковальня — как раз и нужны для того, чтобы по возможности без потерь перенести колебания из воздуха в жидкость. У других позвоночных система слуховых косточек проще, но принцип действия тот же.

Кузнечик Copiphora gorgonensis, у которого нашли почти человеческое «ухо» (фото авторов работы)Но, как оказалось, похожие структуры есть не только у позвоночных. Исследователи из британских университетов Линкольна и Бристоля обнаружили сходную систему передачи звуковых колебаний у тропических кузнечиков. У этих насекомых, как известно, органы слуха находятся на ногах — там у них и барабанная перепонка, и сенсорные клетки. Однако зоологи долго не могли понять, как кузнечики решают проблему передачи колебаний из воздуха в жидкость. Выясняется — как люди. В статье, появившейся в журнале Science , исследователи описывают похожую на систему слуховых косточек структуру, обнаруженную у углокрылых кузнечиков Copiphora gorgonensis из лесов Колумбии.

Возникает вопрос: почему об этой структуре до сих пор никто не знал? Ведь кузнечики изучены вдоль и поперёк. Однако структура эта настолько крохотная (всего несколько сот микрон) и настолько чувствительная, что при обычной энтомологической «разделке» насекомого шансов уцелеть у неё нет. Увидеть её позволили лишь современные методы вроде компьютерной томографии, которые не требуют расчленения тканей. Исследователи описывают эту структуру как конусообразную полость, лежащую позади слуховой перепонки насекомого. Полость заполнена жидкостью, а её стенку, обращённую к слуховой мембране, как бы пронзает тонкий листок кутикулы. Листок делится надвое в том месте, где он проходит через стенку полости, и обе части подвижно соединены друг с другом, будто шарниром. Когда слуховая перепонка начинает вибрировать, более короткий кусочек кутикулы, контактирующий с ней, передаёт эти вибрации более длинному, лежащему внутри полости, в масляной жидкости, которая эту полость заполняет. Вибрации через жидкость достигают чувствительных клеток.

Разумеется, такая система передачи сигнала менее совершенна, чем система из трёх слуховых косточек, которая сформировалась у зверей, и слух у кузнечиков поэтому не слишком острый. Однако наибольший интерес тут вызывает не сравнительная острота слуха, а сходство эволюционных путей между позвоночными и беспозвоночными: одна и та же инженерно-акустическая проблема была решена почти одинаково, несмотря на очевидную разницу между кузнечиками и млекопитающими.  

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА