У свеце дзікай прыроды паляўнічыя і здабыча ўвесь час гуляюць у даганялкі, як літаральна, так і фігуральна. Варта паляўнічаму развіць новыя навыкі шляхам эвалюцыі або іншымі спосабамі, як здабыча падладжваецца пад іх, каб не быць з'едзенай. Гэта бясконцая гульня ў покер з пастаянным павышэннем ставак, пераможца які атрымлівае самы каштоўны прыз - жыццё. Нядаўна мы з вамі ўжо разглядалі , Які заснаваны на генерацыі ультрагукавых перашкод. Сярод казурак, якія з'яўляюцца дэлікатэсам для крылатых рэхалакатараў, маскіроўка свайго ўльтрагукавога сігналу гэта жыццёва важнае ўменне. Аднак кажаны галоднымі заставацца не жадаюць, таму маюць у сваім арсенале навык, які дазваляе ім бачыць здабычу нягледзячы на маскіроўку. Як менавіта лятучыя мышы косплеят Саўрана, наколькі іх тактыка палявання эфектыўная і як ім у гэтым дапамагаюць лісце раслін? Пра гэта мы даведаемся з даклада даследчай групы. Паехалі.
Аснова даследавання
Кажаны заўсёды выклікалі ў людзей цэлы спектр пачуццяў: ад цікаўнасці і шанавання да адкрытага страху і агіды. І гэта цалкам зразумела, бо з аднаго боку гэтыя істоты - выдатныя паляўнічыя, якія выкарыстоўваюць фактычна толькі слых падчас палявання, а з другога - жудасныя начныя стварэнні, якія лезуць у валасы і наровяць усіх пакусаць (гэта, вядома, міфы, спароджаныя людскімі страхамі) . Складана любіць жывёлу, якая ў масавай культуры асацыюецца з Дракулай і Чупакабрай.
Гэй, я ж зусім нестрашны.
Але навукоўцы - людзі бесстароннія, ім напляваць на тое, як ты выглядаеш і чым сілкуешся. Пухнаты трусік ты ці кажан, яны з задавальненнем правядуць над табой пару-тройку досведаў, а потым яшчэ і дысекцыю твайго мозгу для паўнаты карціны. Добра, чорны гумар (з доляй праўды) пакінем у старонцы і пяройдзем бліжэй да справы.
Як мы ўжо ведаем, асноўнай прыладай лятучых мышэй падчас палявання з'яўляецца іх слых. Мышы актыўныя ў начны час, што абумоўлена меншай колькасцю канкурэнтаў/небяспек і большай колькасцю здабычы. Выпускаючы ўльтрагукавыя хвалі, лятучыя мышы ўлоўліваюць усе зваротныя сігналы, якія адскокваюць ад навакольных іх аб'ектаў, у тым ліку і магчымай здабычы.
Выдаваць маскіравалыя ўльтрагукавыя перашкоды гэта, вядома, крута, але такім талентам валодаюць далёка не ўсе прэтэндэнты на пазіцыю вячэры для лятучых мышэй. Але і бясталентныя казуркі могуць схаваць сваё месцазнаходжанне. Для гэтага ім неабходна зліцца з навакольным асяроддзем, але не як Драпежніку з аднайменнага фільма, бо гаворка ідзе аб гуку. Начны лес поўны гукаў з самых розных крыніц, частка якога з'яўляецца фонавым шумам. Калі казурка будзе сядзець, скажам, на лісточку нерухома, гэта значыць вялікая доля верагоднасці згубіцца ў гэтым фонавым шуме і дажыць да раніцы.
Улічваючы гэта, многія навукоўцы лічылі, што падобная здабыча для кажаноў ну проста недасягальная, але гэта не зусім так. Некаторыя віды кажаноў усё ж змаглі разгадаць загадку "нябачных" насякомых і паспяхова іх ловяць. Застаецца пытанне - як? Каб адказаць на гэтае пытанне, навукоўцы са Смітсанаўскага інстытута трапічных даследаванняў выкарыстоўвалі биомиметический датчык, які запісвае любыя ваганні рэха-сігналаў ад казурак, спакойна якія сядзяць на лісці (г.зн. якія хаваюцца). Далей навукоўцы разлічылі ідэальныя шляхі нападу, гэта значыць траекторыі палёту і кут захопу здабычы для кажаноў, што можа спрыяць абыходу маскіроўкі. Пасля чаго праверылі свае разлікі і тэорыі на практыцы, паназіраўшы за атакавалымі замаскіраваную здабычу лятучымі мышамі. Цікаўна, што лісце, на якіх так бесклапотна сядзелі казуркі, паслужылі прыладай для іх злову.
Хіба не прыгажуня?
Ролю падыспытных у дадзеным даследаванні згулялі 4 самца выгляду Micronycteris microtis (звычайная вялікавухая кажан), якія былі злоўлены ў сваім натуральным асяроддзі пасялення на востраве Баро Каларада (Панама). Падчас эксперыментаў выкарыстоўвалася спецыяльная клетка (1.40 × 1.00 × 0.80 м), размешчаная ў лесе на востраве. Навукоўцы запісалі дадзеныя аб палётах асобін, змешчаных у гэтую клетку. На наступную ноч пасля злоў пачалі фактычныя эксперыменты. У клетку змяшчалі 1 асобіну, якая павінна была знайсці і злавіць "замаскіраваную здабычу". З адной асобінай праводзілася не больш за 16 гадзін досведаў (2 ночы па 8 гадзін), каб мінімізаваць эфект прасторавай памяці і стрэсу для жывёлы. Пасля эксперыментаў усіх лятучых мышэй адпусцілі ў тым жа месцы, дзе і злавілі.
У даследнікаў было дзве асноўныя тэорыі, якія тлумачаць як лятучыя мышы палююць на замаскіраваную здабычу: тэорыя акустычнага ценю і тэорыя акустычнага люстэрка.
Эфект «акустычнага ценю» ўзнікае, калі аб'ект на паверхні ліста рассейвае энергію рэха, тым самым памяншаючы сілу рэха з паверхні ліста. Каб максымізаваць акустычную цень аб'екта, кажан павінен набліжацца непасрэдна спераду ў напрамку, перпендыкулярным паверхні фону (1A).
Выява №1
У выпадку акустычнага люстэрка лясныя кажаны дзейнічаюць падобна сваім тралавым суродзічам, якія захопліваюць здабычу з паверхні вадаёма. Рэхалакацыйныя сігналы, якія выпускаюцца пад нізкім кутом да паверхні вады, адлюстроўваюцца ад якая палюе лятучай мышы. А вось рэха ад магчымай здабычы адлюстроўваецца зваротна да лятучай мышы (1B).
Даследнікі выказалі здагадку, што лісце дзейнічае, як паверхня вады, г.зн. выступаюць у ролі адбівальніка сігналу (1С). Але для поўнага эфекту люстэрка неабходзен вызначаны кут нападу.
У адпаведнасці з тэорыяй акустычнага ценю кажаны павінны атакаваць здабычу з франтальнага кірунку, так бы мовіць у ілоб, бо ў такім разе зацяненне будзе наймацнейшым. Калі ж ужываецца акустычнае люстэрка, то напад павінна адбывацца пад лімітавым кутом. Каб усталяваць, які менавіта кут нападу можа быць аптымальным, навукоўцы правялі акустычныя замеры пад рознымі кутамі адносна ліста.
Пасля завяршэння разлікаў і праверак тэорый, былі праведзены паводніцкія тэсты з удзелам жывых асобін кажаноў і супастаўленне вынікаў назіранняў з вынікамі тэарэтычнага мадэлявання.
Вынікі разлікаў і назіранняў
Выява №2
Першым чынам была створаная акустычная мадэль (купал) ліста з і без здабычы, пасродкам аб'яднання ў адну карціну ўсіх рэха-сігналаў пры розных кутах нападу. У выніку была атрымана 541 пазіцыя на 9 паўкруглых траекторыях вакол ліста.2А).
Для кожнай кропкі былі разлічаны спектральная шчыльнасць магутнасці* и акустычны памер* (TS - target strength) мэты (г.зн. інтэнсіўнасць рэха-сігналу) для 5 розных частотных дыяпазонаў, якія прыкладна адпавядаюць гарманічным кампанентам выходнага сігналу лятучай мышы (2В).
Спектральная шчыльнасць магутнасці* - функцыя размеркавання магутнасці сігналу ў залежнасці ад частаты.
Акустычны памер* (або акустычная сіла мэты) - мера плошчы аб'екта з пункту гледжання акустычнага сігналу ў адказ.
На малюнку 2С паказаны вынікі выведзеных кутоў нападу, якія з'яўляюцца кутамі паміж нармаллю адносна паверхні ліста ў цэнтры здабычы і становішчам крыніцы сігналу, т.е. лятучай мышы.
Выява №3
Назіранні паказалі, што абодва тыпу лістоў (з і без здабычы) ва ўсіх частотных дыяпазонах дэманструюць самы вялікі акустычны памер пры кутах <30 ° (цэнтральныя часткі графікаў) 3A и 3B) і меншы акустычны памер пры вуглах ≥ 30° (знешняя частка графікаў на 3A и 3B).
Малюнак 3А пацвярджае, што ліст сапраўды выступае ў ролі акустычнага люстэрка, гэта значыць пры кутах < 30 ° генеруецца моцнае люстраное рэха, а пры ≥ 30 ° рэха адлюстроўваецца ад крыніцы гуку.
Параўнанне ліста са здабычай на ім (3А) і без здабычы (3В) паказала, што наяўнасць здабычы павялічвае акустычны памер мэты пры кутах ≥ 30 °. Пры гэтым рэха-акустычны эфект здабычы на лісце лепш за ўсё бачны пры пабудове TS, індукаванага здабычай, г.зн. розніцы ў TS паміж лістом са здабычай і без яе (3С).
Таксама варта адзначыць, што павелічэнне акустычнага памеру мэты пры кутах ≥ 30 ° назіраецца толькі ў выпадку высокіх частот, пры нізкіх частотах ніякага дадатковага эфекту няма ўвогуле.
Вышэйапісаныя разлікі дазволілі вызначыць тэарэтычна дыяпазон кутоў нападу ў выпадку рэалізацыі тэорыі люстранога адлюстравання - 42 ° ... 78 °. У гэтым дыяпазоне назіралася тое самае павелічэнне акустычнага памеру мэты з 6 да 10 дб пры больш высокіх частотах (> 87 кгц), што ўзгадняецца з акустычнымі дадзенымі кажаноў M. microtis.
Падобны метад палявання (пад кутом, так бы мовіць) дае магчымасць драпежніку вельмі хутка вызначыць наяўнасць/адсутнасць здабычы на лісце: слабое і нізкачашчыннае рэха - ліст пусты, моцнае і шырокапалоснае рэха - на лісце ёсць смачная.
Калі ж разглядаць тэорыю акустычнага ценю, то кут нападу павінен быць менш за 30. У такім выпадку, адпаведна разліках, інтэрферэнцыя паміж рэха-сігналамі ліста і здабычы максімальная, што прыводзіць да зніжэння TS у параўнанні з рэхам ліста без здабычы, г.зн. гэта прыводзіць да акустычнай цені.
З разлікамі скончылі, пяройдзем да назіранняў.
Падчас назіранняў у якасці здабычы былі скарыстаны розныя казуркі з рацыёну кажаноў, размешчаныя на штучным лісце. З дапамогай двух высакахуткасных камер і ўльтрагукавога мікрафона былі зроблены запісы паводзін кажаноў пры падлёце да здабычы. З атрыманых запісаў было адноўлена 33 траекторыі палёту кажаноў, якія набліжаюцца да і прызямляюцца на здабычу.
Кажан атакуе здабычу.
Траекторыі палёту былі заснаваныя на становішчы ноздраў кажаноў падчас кожнага кадра падчас перадачы імі свайго сігналу.
Як і чакалася, назіранні паказалі, што кажаны набліжаліся да здабычы пад кутом.
Выява №4
На малюнку 4А паказана трохмерная карта траекторый нападу на здабычу. Таксама было ўстаноўлена, што размеркаванне кутоў атакі адпавядае крывым акустычнага памеру для больш высокіх частот (4В).
Усе паддоследныя атакавалі цэль пад вугламі <30° і відавочна пазбягалі больш франтальных напрамкаў. З усіх кутоў нападаў, назіраных падчас досведаў, 79,9% знаходзіліся ў прагназуемым аптымальным дыяпазоне 42°…78°. Калі яшчэ дакладней, то 44,5% усіх кутоў былі ў дыяпазоне 60 ° ... 72 °.
Атака здабычы пад кутом і спектраграмы які выпускаецца акустычнага сігналу.
Яшчэ адным назіраннем з'яўляецца факт таго, што лятучыя мышы ні разу не атакавалі здабычу зверху, як гэта меркавалі іншыя даследнікі.
Для больш падрабязнага азнаямлення з нюансамі даследавання рэкамендую зазірнуць у и да яго.
Эпілог
Выкарыстанне рэхалакацыі ў якасці асноўнага, а часам і адзінага, інструмента палявання – гэта ўжо вельмі ўнікальная і дзіўная з'ява. Аднак кажаны не перастаюць дзівіць, дэманструючы куды больш складаную тактыку нападу, чым меркавалася раней. Знайсці і злавіць здабычу, якая не хаваецца, не складае працы, але вось выявіць і схапіць казурку, якая спрабуе схавацца ў акустычным фонавым шуме, патрабуе іншага падыходу. У кажаноў гэты падыход называецца акустычны цень і акустычнае люстэрка. Падлятаючы да ліста пад вызначаным кутом, кажан маментальна вызначае наяўнасць ці адсутнасць верагоднай здабычы. І калі такая ёсць, то вячэра гарантаваная.
Дадзенае даследаванне, па словах яго аўтараў, можа натыкнуць навуковую супольнасць на новыя адкрыцці ў акустыцы і рэха-лакацыі як у цэлым, так і сярод жывёльнага свету. У любым выпадку, даведвацца нешта новае аб свеце, які цябе акружае, і аб істотах, якія ў ім жывуць, ніколі не было благой справай.
Пятнічны оф-топ:
Што-бы выжыць часам нядосыць быць выдатным паляўнічым. Калі вакол неверагодны холад, а ежы няма ўвогуле, адзінае, што застаецца, гэта спаць.
Оф-топ 2.0:
Хтосьці выкарыстоўвае хуткасць, хтосьці выкарыстоўвае сілу, а камусьці дастаткова быць ціхім, нібы цень.
Дзякую за ўвагу, заставайцеся цікаўнымі і выдатных усім выходных, хлопцы! 🙂
Дзякуй, што застаяцеся з намі. Вам падабаюцца нашыя артыкулы? Жадаеце бачыць больш цікавых матэрыялаў? Падтрымайце нас аформіўшы замову або парэкамендаваўшы знаёмым, 30% зніжка для карыстальнікаў Хабра на ўнікальны аналаг entry-level сервераў, які быў прыдуманы намі для Вас: (даступныя варыянты з RAID1 і RAID10, да 24 ядраў і да 40GB DDR4).
Dell R730xd у 2 разы танней? Толькі ў нас у Нідэрландах! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB – ад $99! Чытайце аб тым
Крыніца: habr.com