Στον κόσμο της άγριας ζωής, οι κυνηγοί και τα θηράματα παίζουν διαρκώς, κυριολεκτικά και μεταφορικά. Μόλις ένας κυνηγός αναπτύξει νέες δεξιότητες μέσω της εξέλιξης ή άλλων μεθόδων, το θήραμα προσαρμόζεται σε αυτές για να μην φαγωθεί. Πρόκειται για ένα ατελείωτο παιχνίδι πόκερ με συνεχώς αυξανόμενα στοιχήματα, ο νικητής του οποίου λαμβάνει το πολυτιμότερο έπαθλο - ζωή. Πρόσφατα έχουμε ήδη σκεφτεί , το οποίο βασίζεται στη δημιουργία παρεμβολών υπερήχων. Μεταξύ των εντόμων που είναι μια λιχουδιά για τους φτερωτούς ηχοεντοπιστές, η κάλυψη του σήματος υπερήχων τους είναι μια ζωτική ικανότητα. Ωστόσο, οι νυχτερίδες δεν θέλουν να παραμείνουν πεινασμένες, επομένως έχουν μια ικανότητα στο οπλοστάσιό τους που τους επιτρέπει να βλέπουν το θήραμα παρά το καμουφλάζ τους. Πώς ακριβώς παίζουν οι νυχτερίδες ως Sauron, πόσο αποτελεσματικές είναι οι τακτικές κυνηγιού τους και πώς τις βοηθούν τα φύλλα των φυτών σε αυτό; Το μαθαίνουμε από την έκθεση της ερευνητικής ομάδας. Πηγαίνω.
Ερευνητική βάση
Οι νυχτερίδες πάντα προκαλούσαν μια σειρά συναισθημάτων στους ανθρώπους: από περιέργεια και ευλάβεια μέχρι τον απόλυτο φόβο και την αηδία. Και αυτό είναι απολύτως κατανοητό, γιατί αφενός, αυτά τα πλάσματα είναι εξαιρετικοί κυνηγοί, χρησιμοποιώντας ουσιαστικά μόνο την ακοή τους κατά τη διάρκεια του κυνηγιού, και αφετέρου, είναι ανατριχιαστικά πλάσματα νύχτας που μπαίνουν στα μαλλιά και προσπαθούν να δαγκώσουν τους πάντες (αυτά , φυσικά, είναι μύθοι που δημιουργούνται από ανθρώπινους φόβους). Είναι δύσκολο να αγαπήσεις ένα ζώο που συνδέεται στη λαϊκή κουλτούρα με τον Δράκουλα και την Τσουπακάμπρα.
Γεια, δεν είμαι καθόλου τρομακτικός.
Αλλά οι επιστήμονες είναι αμερόληπτοι άνθρωποι, δεν τους νοιάζει πώς φαίνεστε ή τι τρώτε. Είτε είστε ένα χνουδωτό κουνέλι είτε μια νυχτερίδα, θα χαρούν να κάνουν μερικά πειράματα πάνω σας και στη συνέχεια να ανατέμνουν τον εγκέφαλό σας για να ολοκληρώσουν την εικόνα. Εντάξει, ας αφήσουμε το σκοτεινό χιούμορ (με λίγο αλήθεια) στην άκρη και ας πλησιάσουμε στην ουσία.
Όπως ήδη γνωρίζουμε, το κύριο εργαλείο των νυχτερίδων κατά το κυνήγι είναι η ακοή τους. Τα ποντίκια είναι ενεργά τη νύχτα λόγω λιγότερων ανταγωνιστών/κινδύνων και μεγαλύτερης λείας. Εκπέμποντας υπερηχητικά κύματα, οι νυχτερίδες λαμβάνουν όλα τα σήματα επιστροφής που αναπηδούν από αντικείμενα γύρω τους, συμπεριλαμβανομένης της πιθανής λείας.
Η εκπομπή θορύβου υπερήχων συγκάλυψης είναι, φυσικά, δροσερή, αλλά δεν έχουν όλοι οι υποψήφιοι για τη θέση του δείπνου για νυχτερίδες τέτοιο ταλέντο. Αλλά ακόμη και τα μέτρια έντομα μπορούν να κρύψουν τη θέση τους. Για να γίνει αυτό, πρέπει να συγχωνευθούν με το περιβάλλον, αλλά όχι όπως το Predator από την ομώνυμη ταινία, γιατί μιλάμε για ήχο. Το δάσος τη νύχτα είναι γεμάτο ήχους από διάφορες πηγές, μερικές από τις οποίες είναι ο θόρυβος του περιβάλλοντος. Εάν ένα έντομο κάθεται, ας πούμε, ακίνητο σε ένα φύλλο, τότε υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να χαθεί σε αυτόν τον θόρυβο του περιβάλλοντος και να επιβιώσει μέχρι το πρωί.
Δεδομένου αυτού, πολλοί επιστήμονες πίστευαν ότι τέτοια λεία για νυχτερίδες ήταν απλά ανέφικτη, αλλά αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Μερικά είδη νυχτερίδων κατάφεραν ακόμα να λύσουν το αίνιγμα των «αόρατων» εντόμων και να τα πιάσουν με επιτυχία. Το ερώτημα παραμένει - πώς; Για να απαντήσουν σε αυτήν την ερώτηση, επιστήμονες από το Smithsonian Tropical Research Institute χρησιμοποίησαν έναν βιομιμητικό αισθητήρα που καταγράφει τυχόν διακυμάνσεις στην ηχώ από έντομα που κάθονταν ήσυχα στα φύλλα (δηλαδή κρύβονται). Στη συνέχεια, οι επιστήμονες υπολόγισαν τα ιδανικά μονοπάτια επίθεσης, δηλαδή τις τροχιές πτήσης και τις γωνίες σύλληψης των θηραμάτων για τις νυχτερίδες, που μπορούν να βοηθήσουν στην παράκαμψη του καμουφλάζ. Στη συνέχεια δοκίμασαν τους υπολογισμούς και τις θεωρίες τους στην πράξη παρατηρώντας νυχτερίδες να επιτίθενται στο καμουφλαρισμένο θήραμα. Είναι αξιοπερίεργο το γεγονός ότι τα φύλλα στα οποία κάθονταν τα έντομα τόσο ανέμελα χρησίμευαν ως εργαλείο για τη σύλληψή τους.
Δεν είναι καλλονή;
Τα υποκείμενα σε αυτή τη μελέτη ήταν 4 αρσενικά του είδους Micronycteris microtis (κοινή νυχτερίδα με μεγάλα αυτιά) που αιχμαλωτίστηκαν στο φυσικό τους περιβάλλον στο νησί Barro Colorado (Παναμάς). Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε ειδικό κλουβί (1.40 × 1.00 × 0.80 m) που βρίσκεται στο δάσος του νησιού. Οι επιστήμονες κατέγραψαν δεδομένα για τις πτήσεις ατόμων που τοποθετήθηκαν σε αυτό το κλουβί. Το επόμενο βράδυ μετά τη σύλληψη, ξεκίνησαν τα πραγματικά πειράματα. Ένα άτομο τοποθετήθηκε σε ένα κλουβί και έπρεπε να βρει και να πιάσει «καμουφλαρισμένο θήραμα». Δεν πραγματοποιήθηκαν περισσότερες από 1 ώρες πειραμάτων με ένα άτομο (16 νύχτες των 2 ωρών η καθεμία) προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση της χωρικής μνήμης και του στρες στο ζώο. Μετά τα πειράματα, όλες οι νυχτερίδες απελευθερώθηκαν στο ίδιο μέρος όπου πιάστηκαν.
Οι ερευνητές είχαν δύο βασικές θεωρίες για να εξηγήσουν πώς οι νυχτερίδες κυνηγούν καμουφλαρισμένο θήραμα: τη θεωρία της ακουστικής σκιάς και τη θεωρία του ακουστικού καθρέφτη.
Το φαινόμενο "ακουστικής σκιάς" εμφανίζεται όταν ένα αντικείμενο στην επιφάνεια ενός φύλλου διαχέει την ενέργεια ηχούς, μειώνοντας έτσι την ισχύ της ηχούς από την επιφάνεια του φύλλου. Για να μεγιστοποιηθεί η ακουστική σκιά ενός αντικειμένου, η νυχτερίδα πρέπει να πλησιάζει απευθείας από μπροστά σε κατεύθυνση κάθετη στην επιφάνεια του φόντου (1A).
Εικόνα #1
Στην περίπτωση ενός ακουστικού καθρέφτη, οι νυχτερίδες του δάσους ενεργούν όπως οι συγγενείς τους με τράτα, που αιχμαλωτίζουν το θήραμα από την επιφάνεια μιας δεξαμενής. Τα σήματα ηχοεντοπισμού που εκπέμπονται σε χαμηλή γωνία προς την επιφάνεια του νερού αντανακλώνται από μια νυχτερίδα κυνηγιού. Αλλά η ηχώ από πιθανή λεία αντανακλάται πίσω στη νυχτερίδα (1B).
Οι ερευνητές πρότειναν ότι τα φύλλα λειτουργούν όπως η επιφάνεια του νερού, δηλ. λειτουργεί ως ανακλαστήρας σήματος (1S). Αλλά για το πλήρες αποτέλεσμα του καθρέφτη, απαιτείται μια ορισμένη γωνία επίθεσης.
Σύμφωνα με τη θεωρία της ακουστικής σκίασης, οι νυχτερίδες πρέπει να επιτίθενται στο θήραμα από την μετωπική κατεύθυνση, θα λέγαμε, κατά μέτωπο, γιατί σε αυτή την περίπτωση η σκίαση θα είναι η πιο δυνατή. Εάν χρησιμοποιείται ακουστικός καθρέφτης, τότε η επίθεση πρέπει να γίνει υπό μέγιστη γωνία. Για να καθορίσουν ποια γωνία προσβολής θα μπορούσε να είναι η βέλτιστη, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν ακουστικές μετρήσεις σε διαφορετικές γωνίες σε σχέση με το φύλλο.
Μετά την ολοκλήρωση των υπολογισμών και τον έλεγχο των θεωριών, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές συμπεριφοράς με τη χρήση ζωντανών νυχτερίδων και τα αποτελέσματα της παρατήρησης συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της θεωρητικής μοντελοποίησης.
Αποτελέσματα υπολογισμών και παρατηρήσεων
Εικόνα #2
Πρώτον, δημιουργήθηκε ένα ακουστικό μοντέλο (θόλος) του φύλλου με και χωρίς θήραμα συνδυάζοντας όλες τις ηχώ σε διαφορετικές γωνίες επίθεσης σε μια εικόνα. Ως αποτέλεσμα, ελήφθησαν 541 θέσεις σε 9 ημικυκλικές τροχιές γύρω από το φύλλο (2А).
Για κάθε πόντο υπολογίσαμε φασματική πυκνότητα ισχύος* и ακουστικό μέγεθος* (TS - ισχύς στόχου) στόχοι (δηλαδή ένταση ηχούς) για 5 διαφορετικά εύρη συχνοτήτων που αντιστοιχούν χονδρικά στις αρμονικές συνιστώσες του εξερχόμενου σήματος νυχτερίδας (2V).
Φασματική πυκνότητα ισχύος* — λειτουργία διανομής ισχύος σήματος ανάλογα με τη συχνότητα.
Ακουστικό μέγεθος* (ή ακουστική ισχύς στόχου) είναι ένα μέτρο της περιοχής ενός αντικειμένου ως προς το ακουστικό σήμα απόκρισης.
Στην εικόνα 2S φαίνονται τα αποτελέσματα των παραγόμενων γωνιών προσβολής, που είναι οι γωνίες μεταξύ της κανονικής σε σχέση με την επιφάνεια του φύλλου στο κέντρο της εξαγωγής και της θέσης της πηγής σήματος, δηλ. νυχτερίδα.
Εικόνα #3
Οι παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι και οι δύο τύποι φύλλων (με και χωρίς παραγωγή) σε όλες τις περιοχές συχνοτήτων παρουσιάζουν το μεγαλύτερο ακουστικό μέγεθος σε γωνίες < 30° (κεντρικά μέρη των γραφημάτων 3A и 3B) και μικρότερο ακουστικό μέγεθος σε γωνίες ≥ 30° (εξωτερικό τμήμα γραφημάτων σε 3A и 3B).
Изображение 3А επιβεβαιώνει ότι το φύλλο λειτουργεί στην πραγματικότητα ως ακουστικός καθρέφτης, δηλαδή σε γωνίες < 30° δημιουργείται ισχυρή κατοπτρική ηχώ και σε ≥ 30° η ηχώ αντανακλάται από την πηγή ήχου.
Σύγκριση ενός φύλλου με τα λάφυρα πάνω του (3А) και χωρίς παραγωγή (3V) έδειξε ότι η παρουσία θηράματος αυξάνει το ακουστικό μέγεθος του στόχου σε γωνίες ≥ 30°. Σε αυτή την περίπτωση, το ηχώ-ακουστικό αποτέλεσμα του θηράματος σε ένα φύλλο φαίνεται καλύτερα όταν σχεδιάζεται το TS που προκαλείται από το θήραμα, δηλ. διαφορές στο TS μεταξύ ενός φύλλου με και χωρίς θήραμα (3S).
Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι μια αύξηση στο ακουστικό μέγεθος του στόχου σε γωνίες ≥ 30° παρατηρείται μόνο στην περίπτωση των υψηλών συχνοτήτων· στις χαμηλές συχνότητες δεν υπάρχει καθόλου πρόσθετο αποτέλεσμα.
Οι παραπάνω υπολογισμοί κατέστησαν δυνατό τον προσδιορισμό του θεωρητικού εύρους γωνιών προσβολής στην περίπτωση εφαρμογής της θεωρίας της ανάκλασης του καθρέφτη - 42°...78°. Σε αυτό το εύρος, η ίδια αύξηση στο μέγεθος ακουστικού στόχου από 6 σε 10 dB παρατηρήθηκε σε υψηλότερες συχνότητες (>87 kHz), κάτι που είναι σύμφωνο με τα ακουστικά δεδομένα των νυχτερίδων M. microtis.
Αυτή η μέθοδος κυνηγιού (υπό γωνία, ας πούμε έτσι) επιτρέπει στον θηρευτή να προσδιορίσει πολύ γρήγορα την παρουσία/απουσία του θηράματος στο φύλλο: μια αδύναμη και χαμηλής συχνότητας ηχώ - το φύλλο είναι άδειο, μια ισχυρή και ευρυζωνική ηχώ - υπάρχει μια γευστική απόλαυση στο φύλλο.
Εάν λάβουμε υπόψη τη θεωρία της ακουστικής σκιάς, τότε η γωνία προσβολής θα πρέπει να είναι μικρότερη από 30. Σε αυτήν την περίπτωση, σύμφωνα με υπολογισμούς, η παρεμβολή μεταξύ των σημάτων ηχούς του φύλλου και του θηράματος είναι μέγιστη, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του TS σε σύγκριση στον απόηχο του φύλλου χωρίς θήραμα, δηλ. αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ακουστική σκίαση.
Τελειώσαμε με τους υπολογισμούς, ας περάσουμε στις παρατηρήσεις.
Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων, ως θήραμα χρησιμοποιήθηκαν διάφορα έντομα από τη διατροφή των νυχτερίδων, που βρίσκονται σε τεχνητό φύλλο. Χρησιμοποιώντας δύο κάμερες υψηλής ταχύτητας και ένα μικρόφωνο υπερήχων, έγιναν καταγραφές της συμπεριφοράς των νυχτερίδων όταν πλησίαζαν το θήραμα. Από τις καταγραφές που προέκυψαν, ανακατασκευάστηκαν 33 διαδρομές πτήσης νυχτερίδων που πλησιάζουν και προσγειώνονται σε θήραμα.
Η νυχτερίδα επιτίθεται στη λεία της.
Οι τροχιές πτήσης βασίστηκαν στη θέση των ρουθουνιών των νυχτερίδων κατά τη διάρκεια κάθε πλαισίου καθώς μετέδιδαν το σήμα τους.
Όπως ήταν αναμενόμενο, οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι οι νυχτερίδες πλησίασαν το θήραμα υπό γωνία.
Εικόνα #4
Στην εικόνα 4А δείχνει έναν τρισδιάστατο χάρτη των τροχιών επίθεσης θηραμάτων. Βρέθηκε επίσης ότι η κατανομή των γωνιών προσβολής ακολουθεί τις καμπύλες ακουστικού μεγέθους για υψηλότερες συχνότητες (4V).
Όλα τα υποκείμενα επιτέθηκαν στον στόχο σε γωνίες <30° και σαφώς απέφευγαν πιο μετωπικές κατευθύνσεις. Από όλες τις γωνίες προσβολής που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, το 79,9% ήταν στο προβλεπόμενο βέλτιστο εύρος των 42°...78°. Για να είμαστε ακόμη πιο ακριβείς, το 44,5% όλων των γωνιών ήταν στην περιοχή των 60°...72°.
Επίθεση θηράματος υπό γωνία και φασματογράμματα του εκπεμπόμενου ακουστικού σήματος.
Μια άλλη παρατήρηση είναι το γεγονός ότι οι νυχτερίδες δεν επιτέθηκαν ποτέ στο θήραμά τους από ψηλά, όπως είχαν προτείνει άλλοι ερευνητές.
Για πιο λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις αποχρώσεις της μελέτης, συνιστώ να κοιτάξετε и σε αυτόν.
Επίλογος
Η χρήση του echolocation ως το κύριο, και μερικές φορές το μοναδικό, κυνηγετικό εργαλείο είναι ήδη ένα πολύ μοναδικό και εκπληκτικό φαινόμενο. Ωστόσο, οι νυχτερίδες δεν παύουν ποτέ να εκπλήσσουν, επιδεικνύοντας πολύ πιο περίπλοκες τακτικές επίθεσης από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Το να βρεις και να πιάσεις θήραμα που δεν κρύβεται δεν είναι δύσκολο, αλλά η εύρεση και η σύλληψη ενός εντόμου που προσπαθεί να κρυφτεί στον ακουστικό θόρυβο του περιβάλλοντος απαιτεί διαφορετική προσέγγιση. Στις νυχτερίδες, αυτή η προσέγγιση ονομάζεται ακουστική σκιά και ακουστικός καθρέφτης. Πλησιάζοντας ένα φύλλο σε μια συγκεκριμένη γωνία, η νυχτερίδα προσδιορίζει αμέσως την παρουσία ή την απουσία πιθανής λείας. Και αν υπάρχει, τότε το δείπνο είναι εγγυημένο.
Αυτή η μελέτη, σύμφωνα με τους συγγραφείς της, μπορεί να οδηγήσει την επιστημονική κοινότητα σε νέες ανακαλύψεις στην ακουστική και τη θέση ηχούς, τόσο γενικά όσο και μεταξύ του ζωικού βασιλείου. Σε κάθε περίπτωση, το να μάθετε κάτι νέο για τον κόσμο που σας περιβάλλει και τα πλάσματα που ζουν σε αυτόν δεν ήταν ποτέ κακό.
Παρασκευή εκτός κορυφής:
Για να επιβιώσεις, μερικές φορές δεν αρκεί να είσαι εξαιρετικός κυνηγός. Όταν τριγύρω έχει απίστευτο κρύο, και δεν υπάρχει καθόλου φαγητό, το μόνο που μένει είναι να κοιμηθείς.
Off-top 2.0:
Κάποιοι χρησιμοποιούν ταχύτητα, άλλοι χρησιμοποιούν δύναμη και κάποιοι χρειάζονται απλώς να είναι τόσο ήσυχοι σαν σκιά.
Ευχαριστούμε για την παρακολούθηση, μείνετε περίεργοι και να έχετε ένα υπέροχο Σαββατοκύριακο σε όλους! 🙂
Σας ευχαριστούμε που μείνατε μαζί μας. Σας αρέσουν τα άρθρα μας; Θέλετε να δείτε πιο ενδιαφέρον περιεχόμενο; Υποστηρίξτε μας κάνοντας μια παραγγελία ή προτείνοντας σε φίλους, Έκπτωση 30% για χρήστες Habr σε ένα μοναδικό ανάλογο διακομιστών εισαγωγικού επιπέδου, που εφευρέθηκε από εμάς για εσάς: (διατίθεται με RAID1 και RAID10, έως 24 πυρήνες και έως 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 φορές φθηνότερο; Μόνο εδώ στην Ολλανδία! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - από 99$! Διαβάστε σχετικά
Πηγή: www.habr.com