En el món de la vida salvatge, els caçadors i les preses estan constantment jugant a posar-se al dia, tant literal com figuradament. Tan bon punt un caçador desenvolupa noves habilitats mitjançant l'evolució o altres mètodes, la presa s'hi adapta per no ser menjada. Aquest és un joc de pòquer interminable amb apostes en constant augment, el guanyador del qual rep el premi més valuós: la vida. Recentment ja ho hem considerat , que es basa en la generació d'interferències ultrasòniques. Entre els insectes que són una delícia per als ecolocalitzadors alats, emmascarar el seu senyal ultrasònic és una habilitat vital. Tanmateix, els ratpenats no volen quedar-se amb gana, de manera que tenen una habilitat en el seu arsenal que els permet veure preses malgrat el seu camuflatge. Com fan exactament el cos dels ratpenats com Sauron, quina efectivitat són les seves tàctiques de caça i com els ajuden les fulles de les plantes amb això? Ho sabem a partir de l'informe del grup de recerca. Vés.
Base de recerca
Els ratpenats sempre han evocat una sèrie de sentiments en les persones: des de la curiositat i la reverència fins a la por i el fàstic. I això és força comprensible, perquè d'una banda, aquestes criatures són excel·lents caçadors, que utilitzen pràcticament només l'oïda durant la caça, i d'altra banda, són criatures nocturnes esgarrifoses que es fiquen al cabell i s'esforcen per mossegar tothom (aquests , és clar, són mites generats per les pors humanes). És difícil estimar un animal que està associat a la cultura popular amb Dràcula i el Chupacabra.
Ei, no tinc gens de por.
Però els científics són persones imparcials, no els importa com sembli o què menges. Tant si sou un conill esponjós com un ratpenat, estaran encantats de fer-vos un parell d'experiments i després també disseccionaran el vostre cervell per completar la imatge. D'acord, deixem l'humor fosc (amb un gra de veritat) de banda i apropem-nos al punt.
Com ja sabem, la principal eina dels ratpenats durant la caça és la seva oïda. Els ratolins són actius a la nit a causa de menys competidors/perills i més preses. En emetre ones ultrasòniques, els ratpenats recullen tots els senyals de retorn que reboten en els objectes que els envolten, incloses les possibles preses.
L'emissió de soroll ultrasònic d'emmascarament és, per descomptat, genial, però no tots els sol·licitants per a la posició de sopar per a ratpenats tenen aquest talent. Però fins i tot els insectes mediocres poden amagar la seva ubicació. Per fer-ho, cal que es fusionin amb l'entorn, però no com el Predator de la pel·lícula homònima, perquè estem parlant de so. El bosc a la nit està ple de sons de diverses fonts, alguns dels quals són sorolls de fons. Si un insecte s'asseu, per exemple, immòbil sobre una fulla, hi ha una gran probabilitat de perdre's en aquest soroll de fons i sobreviure fins al matí.
Tenint en compte això, molts científics creien que aquestes preses per als ratpenats eren simplement inabastables, però això no és del tot cert. Algunes espècies de ratpenats encara van ser capaços de resoldre l'enigma dels insectes "invisibles" i capturar-los amb èxit. La pregunta segueix sent: com? Per respondre a aquesta pregunta, els científics de l'Institut d'Investigació Tropical Smithsonian van utilitzar un sensor biomimètic que registra qualsevol fluctuació dels ecos dels insectes asseguts en silenci a les fulles (és a dir, amagats). A continuació, els científics van calcular les rutes d'atac ideals, és a dir, les trajectòries de vol i els angles de captura de preses per als ratpenats, que poden ajudar a evitar el camuflatge. Després van provar els seus càlculs i teories a la pràctica observant ratpenats atacant preses camuflades. És curiós que les fulles sobre les quals s'asseien els insectes tan despreocupats servissin d'eina per atrapar-los.
No és una bella?
Els subjectes d'aquest estudi van ser 4 mascles de l'espècie Micronycteris microtis (ratpenat d'orelles grans) que van ser capturats al seu hàbitat natural a l'illa de Barro Colorado (Panamà). Durant els experiments, es va utilitzar una gàbia especial (1.40 × 1.00 × 0.80 m) situada al bosc de l'illa. Els científics van registrar dades sobre els vols dels individus col·locats en aquesta gàbia. La nit següent després de la captura, van començar els experiments reals. Un individu va ser col·locat en una gàbia i va haver de trobar i atrapar "presa camuflada". No es van realitzar més de 1 hores d'experiments amb un individu (16 nits de 2 hores cadascuna) per tal de minimitzar l'efecte de la memòria espacial i l'estrès sobre l'animal. Després dels experiments, tots els ratpenats van ser alliberats al mateix lloc on van ser capturats.
Els investigadors han tingut dues teories principals per explicar com els ratpenats cacen preses camuflades: la teoria de l'ombra acústica i la teoria del mirall acústic.
L'efecte "ombra acústica" es produeix quan un objecte a la superfície d'una làmina dissipa l'energia de l'eco, reduint així la força de l'eco de la superfície de la làmina. Per maximitzar l'ombra acústica d'un objecte, el ratpenat s'ha d'apropar directament des del davant en una direcció perpendicular a la superfície del fons (1A).
Imatge #1
En el cas d'un mirall acústic, els ratpenats del bosc actuen com els seus parents d'arrossegament, que capturen preses de la superfície d'un embassament. Els senyals d'ecolocalització emesos a un angle baix amb la superfície de l'aigua es reflecteixen des d'un ratpenat de caça. Però el ressò de possibles preses es reflecteix al ratpenat (1B).
Els investigadors van suggerir que les fulles actuen com la superfície de l'aigua, és a dir. actuar com a reflector de senyal (1S). Però per a l'efecte total del mirall, es requereix un cert angle d'atac.
Segons la teoria de l'ombra acústica, els ratpenats haurien d'atacar les preses des de la direcció frontal, per dir-ho així, de cara, perquè en aquest cas l'ombra serà la més forta. Si s'utilitza un mirall acústic, l'atac s'ha de produir amb un angle màxim. Per tal d'establir quin angle d'atac podria ser òptim, els científics van realitzar mesures acústiques en diferents angles respecte a la làmina.
Després de completar els càlculs i provar les teories, es van realitzar proves de comportament amb ratpenats vius i es van comparar els resultats observacionals amb els resultats del modelatge teòric.
Resultats de càlculs i observacions
Imatge #2
En primer lloc, es va crear un model acústic (cúpula) de la fulla amb i sense presa combinant tots els ecos en diferents angles d'atac en una imatge. Com a resultat, es van obtenir 541 posicions en 9 trajectòries semicirculars al voltant del full (2A).
Per a cada punt que hem calculat densitat espectral de potència* и mida acústica* (TS - intensitat de l'objectiu) objectius (és a dir, intensitat de l'eco) per a 5 rangs de freqüències diferents que corresponen aproximadament als components harmònics del senyal de ratpenat sortint (2V).
Densitat espectral de potència* — funció de distribució de potència del senyal en funció de la freqüència.
Mida acústica* (o força acústica objectiu) és una mesura de l'àrea d'un objecte en termes del senyal acústic de resposta.
A la imatge 2S es mostren els resultats dels angles d'atac derivats, que són els angles entre la normal relativa a la superfície de la làmina al centre de l'extracció i la posició de la font del senyal, és a dir. ratpenat.
Imatge #3
Les observacions han demostrat que ambdós tipus de làmines (amb i sense producció) en tots els rangs de freqüència mostren la mida acústica més gran en angles < 30° (parts centrals dels gràfics). 3A и 3B) i una mida acústica més petita en angles ≥ 30° (part exterior dels gràfics a 3A и 3B).
Изображение 3A confirma que el full actua realment com un mirall acústic, és a dir, a angles < 30° es genera un fort ressò especular, i a ≥ 30° l'eco es reflecteix per la font sonora.
Comparació d'una fulla amb el botí que hi ha (3A) i sense producció (3V) van demostrar que la presència de preses augmenta la mida acústica de l'objectiu en angles ≥ 30 °. En aquest cas, l'efecte eco-acústic de la presa sobre una fulla es veu millor quan es dibuixa la TS induïda per la presa, és a dir. diferències de TS entre una fulla amb i sense presa (3S).
També val la pena assenyalar que només s'observa un augment de la mida acústica de l'objectiu en angles ≥ 30 ° en el cas de freqüències altes; a freqüències baixes no hi ha cap efecte addicional.
Els càlculs anteriors van permetre determinar el rang teòric dels angles d'atac en el cas d'implementar la teoria de la reflexió del mirall - 42°...78°. En aquest rang, es va observar el mateix augment de la mida de l'objectiu acústic de 6 a 10 dB a freqüències més altes (> 87 kHz), que és coherent amb les dades acústiques dels ratpenats de M. microtis.
Aquest mètode de caça (en angle, per dir-ho així) permet al depredador determinar molt ràpidament la presència/absència de presa a la fulla: un eco feble i de baixa freqüència -la fulla està buida, un ressò fort i de banda ampla- hi ha una delicia a la fulla.
Si considerem la teoria de l'ombra acústica, aleshores l'angle d'atac hauria de ser inferior a 30. En aquest cas, segons els càlculs, la interferència entre els senyals d'eco de la fulla i la presa és màxima, la qual cosa condueix a una disminució de TS en comparació. al ressò de la fulla sense presa, és a dir. això provoca una ombra acústica.
Hem acabat amb els càlculs, passem a les observacions.
Durant les observacions, es van utilitzar com a preses diversos insectes de la dieta dels ratpenats, situats sobre una fulla artificial. Amb dues càmeres d'alta velocitat i un micròfon ultrasònic, es van fer enregistraments del comportament dels ratpenats quan s'acostaven a les preses. A partir dels enregistraments resultants, es van reconstruir 33 trajectòries de vol de ratpenats que s'acostaven i aterraven sobre les preses.
El ratpenat ataca la seva presa.
Les trajectòries de vol es van basar en la posició de les fosses nasals dels ratpenats durant cada fotograma mentre transmetien el seu senyal.
Com era d'esperar, les observacions van mostrar que els ratpenats s'acostaven a les preses amb un angle.
Imatge #4
A la imatge 4A mostra un mapa XNUMXD de trajectòries d'atac de preses. També es va trobar que la distribució dels angles d'atac segueix les corbes de mida acústica per a freqüències més altes (4V).
Tots els subjectes van atacar l'objectiu amb angles <30 ° i van evitar clarament direccions més frontals. De tots els angles d'atac observats durant els experiments, el 79,9% es trobaven en el rang òptim previst de 42°...78°. Per ser encara més precisos, el 44,5% de tots els angles estaven en el rang de 60°...72°.
L'atac de preses en angle i espectrogrames del senyal acústic emès.
Una altra observació és el fet que els ratpenats mai van atacar les seves preses des de dalt, com havien suggerit altres investigadors.
Per obtenir informació més detallada sobre els matisos de l'estudi, recomano que consulteu и A ell.
Epíleg
L'ús de l'ecolocalització com a principal i, de vegades, l'única eina de caça ja és un fenomen molt únic i sorprenent. Tanmateix, els ratpenats mai deixen de sorprendre, demostrant tàctiques d'atac molt més complexes del que es pensava. Trobar i capturar preses que no s'amaguen no és difícil, però trobar i capturar un insecte que intenta amagar-se en un soroll de fons acústic requereix un enfocament diferent. En els ratpenats, aquest enfocament s'anomena ombra acústica i mirall acústic. En acostar-se a una fulla amb un angle determinat, el ratpenat determina a l'instant la presència o absència de presa probable. I si n'hi ha, el sopar està garantit.
Aquest estudi, segons els seus autors, pot conduir la comunitat científica a nous descobriments en acústica i localització d'eco, tant en general com entre el regne animal. En qualsevol cas, aprendre alguna cosa nova sobre el món que t'envolta i les criatures que hi viuen mai no ha estat dolent.
Divendres fora de dalt:
Per sobreviure, de vegades no n'hi ha prou amb ser un excel·lent caçador. Quan hi ha un fred increïble per tot arreu i no hi ha menjar, l'únic que queda és dormir.
Off-top 2.0:
Alguns utilitzen la velocitat, d'altres la força i d'altres només han de ser tan silenciosos com una ombra.
Gràcies per mirar-nos, sigueu curiosos i passeu un bon cap de setmana a tothom! 🙂
Gràcies per quedar-te amb nosaltres. T'agraden els nostres articles? Vols veure més contingut interessant? Doneu-nos suport fent una comanda o recomanant als amics, 30% de descompte per als usuaris d'Habr en un únic anàleg de servidors d'entrada, que hem inventat per a tu: (disponible amb RAID1 i RAID10, fins a 24 nuclis i fins a 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 vegades més barat? Només aquí als Països Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - a partir de 99 $! Llegeix sobre
Font: www.habr.com