Ve světě divoké zvěře si lovci a kořist neustále hrají na dohnat, a to doslova i obrazně. Jakmile si lovec evolucí nebo jinými metodami vyvine nové dovednosti, kořist se jim přizpůsobí, aby nebyla sežrána. Jedná se o nekonečnou hru pokeru s neustále se zvyšujícími sázkami, jejichž vítěz získává cenu nejcennější - život. Nedávno jsme již uvažovali , který je založen na generování ultrazvukového rušení. Mezi hmyzem, který je pochoutkou pro okřídlené echolokátory, je maskování jejich ultrazvukového signálu životně důležitou dovedností. Netopýři však nechtějí zůstat hladoví, a tak mají ve svém arzenálu dovednost, která jim umožňuje vidět kořist i přes jejich maskování. Jak přesně netopýři cosplayují jako Sauron, jak efektivní je jejich lovecká taktika a jak jim v tom pomáhají listy rostlin? O tom se dozvídáme ze zprávy výzkumné skupiny. Jít.
Výzkumná základna
Netopýři vždy v lidech vyvolávali řadu pocitů: od zvědavosti a úcty až po přímý strach a znechucení. A to je celkem pochopitelné, protože na jednu stranu jsou tito tvorové vynikající lovci, kteří při lovu používají prakticky pouze svůj sluch, a na druhou stranu jsou to strašidelní noční tvorové, kteří se dostávají do vlasů a snaží se každého kousnout (tyto jsou samozřejmě mýty generované lidskými strachy) . Je těžké milovat zvíře, které je v populární kultuře spojováno s Drákulou a Chupacabrou.
Ahoj, vůbec se nebojím.
Ale vědci jsou nestranní lidé, je jim jedno, jak vypadáte nebo co jíte. Ať už jste chlupatý králík nebo netopýr, rádi na vás udělají pár pokusů a pak také rozpitvají váš mozek, aby obraz doplnili. Dobře, nechme černý humor (se zrnkem pravdy) stranou a pojďme blíže k věci.
Jak již víme, hlavním nástrojem netopýrů při lovu je jejich sluch. Myši jsou aktivní v noci kvůli menšímu počtu konkurentů/nebezpečí a více kořisti. Vysíláním ultrazvukových vln zachycují netopýři všechny zpětné signály, které se odrážejí od předmětů kolem nich, včetně možné kořisti.
Vydávat maskovací ultrazvukový hluk je samozřejmě cool, ale ne všichni uchazeči o pozici večeře pro netopýry mají takový talent. Ale i průměrný hmyz může skrýt svou polohu. K tomu potřebují splynout s prostředím, ale ne jako Predátor ze stejnojmenného filmu, protože se bavíme o zvuku. Les je v noci plný zvuků z různých zdrojů, z nichž některé jsou hlukem v pozadí. Pokud hmyz sedí, řekněme, nehybně na listu, pak je vysoká pravděpodobnost, že se v tomto hluku na pozadí ztratí a přežije až do rána.
Vzhledem k tomu mnoho vědců věřilo, že taková kořist pro netopýry je prostě nedosažitelná, ale není to tak úplně pravda. Některé druhy netopýrů ještě dokázaly vyřešit hádanku „neviditelného“ hmyzu a úspěšně jej chytit. Otázkou zůstává – jak? K zodpovězení této otázky použili vědci ze Smithsonian Tropical Research Institute biomimetický senzor, který zaznamenává jakékoli kolísání ozvěny od hmyzu sedícího tiše na listech (tedy skrývajícího se). Dále vědci vypočítali ideální cesty útoku, tedy trajektorie letu a úhly zachycení kořisti pro netopýry, které mohou pomoci obejít maskování. Poté si své výpočty a teorie vyzkoušeli v praxi při pozorování netopýrů útočících na maskovanou kořist. Je zvláštní, že listy, na kterých hmyz tak bezstarostně seděl, sloužily jako nástroj k jejich chytání.
No není to kráska?
Subjekty v této studii byli 4 samci druhu Micronycteris microtis (netopýr velký ušatý), kteří byli odchyceni v jejich přirozeném prostředí na ostrově Barro Colorado (Panama). Během experimentů byla použita speciální klec (1.40 × 1.00 × 0.80 m) umístěná v lese na ostrově. Vědci zaznamenali údaje o letech jedinců umístěných v této kleci. Další noc po dopadení začaly skutečné experimenty. Jeden jedinec byl umístěn do klece a musel najít a chytit „maskovanou kořist“. S jedním jedincem nebylo provedeno více než 1 hodin experimentů (16 noci po 2 hodinách), aby se minimalizoval vliv prostorové paměti a stresu na zvíře. Po pokusech byli všichni netopýři vypuštěni na stejné místo, kde byli odchyceni.
Vědci měli dvě hlavní teorie, které vysvětlily, jak netopýři loví maskovanou kořist: teorii akustického stínu a teorii akustického zrcadla.
Efekt "akustického stínu" nastává, když předmět na povrchu plechu rozptýlí energii ozvěny, čímž se sníží síla ozvěny od povrchu plechu. Pro maximalizaci akustického stínu předmětu by se měl netopýr přibližovat přímo zepředu ve směru kolmém k povrchu pozadí (1A).
Obrázek č. 1
V případě akustického zrcadla se lesní netopýři chovají jako jejich příbuzní z vlečných sítí, kteří odchytávají kořist z hladiny nádrže. Echolokační signály vysílané pod malým úhlem k vodní hladině se odrážejí od loveckého netopýra. Ale ozvěna od možné kořisti se odráží zpět k netopýrovi (1B).
Vědci navrhli, že listy působí jako povrch vody, tj. funguje jako odrazka signálu (1S). Ale pro plný účinek zrcadla je nutný určitý úhel náběhu.
Podle teorie akustického stínění by netopýři měli útočit na kořist z čelního směru takříkajíc čelně, protože v tomto případě bude stínění nejsilnější. Pokud se použije akustické zrcadlo, pak k útoku musí dojít pod maximálním úhlem. Aby vědci zjistili, který úhel náběhu by mohl být optimální, provedli akustická měření v různých úhlech vzhledem k plechu.
Po dokončení výpočtů a testování teorií byly provedeny behaviorální testy na živých netopýrech a výsledky pozorování byly porovnány s výsledky teoretického modelování.
Výsledky výpočtů a pozorování
Obrázek č. 2
Nejprve byl vytvořen akustický model (kopule) listu s kořistí a bez ní spojením všech ozvěn pod různými úhly náběhu do jednoho obrázku. Výsledkem bylo získání 541 pozic na 9 polokruhových trajektoriích kolem listu (2А).
Pro každý bod jsme počítali výkonová spektrální hustota* и akustická velikost* (TS - síla cíle) cíle (tj. intenzita ozvěny) pro 5 různých frekvenčních rozsahů, které zhruba odpovídají harmonickým složkám odcházejícího signálu netopýra (2V).
Výkonová spektrální hustota* — funkce distribuce výkonu signálu v závislosti na frekvenci.
Akustická velikost* (neboli cílová akustická síla) je míra plochy objektu z hlediska akustického signálu odezvy.
Na obrázku 2S jsou uvedeny výsledky odvozených úhlů náběhu, což jsou úhly mezi normálou vzhledem k povrchu plechu ve středu vytažení a polohou zdroje signálu, tzn. netopýr.
Obrázek č. 3
Pozorování ukázala, že oba typy plechů (s výrobou i bez výroby) ve všech frekvenčních rozsazích vykazují největší akustickou velikost při úhlech < 30° (střední části grafů 3A и 3B) a menší akustická velikost při úhlech ≥ 30° (vnější část grafů na 3A и 3B).
Изображение 3А potvrzuje, že plát skutečně působí jako akustické zrcadlo, to znamená, že při úhlech < 30° vzniká silná zrcadlová ozvěna a při ≥ 30° se ozvěna odráží od zdroje zvuku.
Srovnání listu s kořistí na něm (3А) a bez výroby (3V) ukázal, že přítomnost kořisti zvyšuje akustickou velikost cíle v úhlech ≥ 30°. V tomto případě je echoakustický efekt kořisti na list nejlépe patrný při vykreslování TS vyvolaného kořistí, tzn. rozdíly v TS mezi listem s a bez kořisti (3S).
Za zmínku také stojí, že zvětšení akustické velikosti cíle při úhlech ≥ 30° je pozorováno pouze v případě vysokých frekvencí, u nízkých frekvencí nedochází k žádnému dodatečnému efektu.
Výše uvedené výpočty umožnily určit teoretický rozsah úhlů náběhu v případě realizace teorie zrcadlového odrazu - 42°...78°. V tomto rozsahu byl pozorován stejný nárůst velikosti akustického cíle od 6 do 10 dB na vyšších frekvencích (>87 kHz), což je v souladu s akustickými údaji netopýrů M. microtis.
Tato metoda lovu (takříkajíc pod úhlem) umožňuje dravci velmi rychle určit přítomnost/nepřítomnost kořisti na listu: slabé a nízkofrekvenční echo - list je prázdný, silné a širokopásmové echo - existuje chutná pochoutka na listu.
Pokud vezmeme v úvahu teorii akustického stínu, pak by měl být úhel náběhu menší než 30. V tomto případě je podle výpočtů interference mezi echo signály listu a kořisti maximální, což vede k poklesu TS oproti do ozvěny listu bez kořisti, tzn. to má za následek akustické zastínění.
S výpočty jsme skončili, přejděme k pozorování.
Při pozorováních byl jako kořist použit různý hmyz z potravy netopýrů, umístěný na umělém listu. Pomocí dvou vysokorychlostních kamer a ultrazvukového mikrofonu byly pořízeny záznamy chování netopýrů při přiblížení ke kořisti. Z výsledných záznamů bylo rekonstruováno 33 letových drah netopýrů přibližujících se a přistávajících na kořist.
Netopýr útočí na svou kořist.
Trajektorie letu byly založeny na poloze nozder netopýrů během každého snímku, když vysílali svůj signál.
Jak se dalo očekávat, pozorování ukázala, že se netopýři ke kořisti přibližovali pod úhlem.
Obrázek č. 4
Na obrázku 4А ukazuje XNUMXD mapu trajektorií útoku kořisti. Bylo také zjištěno, že rozložení úhlů náběhu sleduje křivky akustické velikosti pro vyšší frekvence (4V).
Všechny subjekty útočily na cíl pod úhlem <30° a jasně se vyhýbaly více frontálním směrům. Ze všech úhlů náběhu pozorovaných během experimentů bylo 79,9 % v předpokládaném optimálním rozsahu 42°...78°. Abychom byli ještě přesnější, 44,5 % všech úhlů bylo v rozsahu 60°...72°.
Útok kořisti pod úhlem a spektrogramy vydávaného akustického signálu.
Dalším pozorováním je skutečnost, že netopýři nikdy nezaútočili na svou kořist shora, jak navrhovali jiní výzkumníci.
Pro podrobnější informace o nuancích studie doporučuji podívat se na и jemu.
Epilog
Využití echolokace jako hlavního a někdy i jediného loveckého nástroje je již velmi unikátní a úžasný fenomén. Netopýři však nikdy nepřestanou udivovat a předvádějí mnohem složitější taktiku útoku, než se dříve myslelo. Najít a ulovit kořist, která se neskrývá, není těžké, ale najít a ulovit hmyz, který se snaží ukrýt v akustickém pozadí, vyžaduje jiný přístup. U netopýrů se tento přístup nazývá akustický stín a akustické zrcadlo. Přiblížením se k listu pod určitým úhlem netopýr okamžitě určí přítomnost nebo nepřítomnost pravděpodobné kořisti. A když už, tak večeře je zaručena.
Tato studie podle jejích autorů může vést vědeckou komunitu k novým objevům v oblasti akustiky a lokalizace ozvěny, a to jak obecně, tak v rámci živočišné říše. V každém případě dozvědět se něco nového o světě, který vás obklopuje, a tvorech, kteří v něm žijí, nebylo nikdy špatné.
Pátek off-top:
K přežití někdy nestačí být vynikajícím lovcem. Když je všude kolem neuvěřitelná zima a jídlo není vůbec žádné, nezbývá než spát.
Off-top 2.0:
Někdo používá rychlost, někdo sílu a někdo prostě potřebuje být tichý jako stín.
Děkujeme za sledování, zůstaňte zvědaví a přeji všem krásný víkend! 🙂
Děkujeme, že s námi zůstáváte. Líbí se vám naše články? Chcete vidět více zajímavého obsahu? Podpořte nás objednávkou nebo doporučením přátelům, 30% sleva pro uživatele Habr na unikátní obdobu entry-level serverů, kterou jsme pro vás vymysleli: (k dispozici s RAID1 a RAID10, až 24 jader a až 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2x levnější? Pouze zde V Nizozemsku! Dell R420 – 2x E5-2430 2.2 GHz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gb/s 100 TB – od 99 $! Číst o
Zdroj: www.habr.com