Villieläinten maailmassa metsästäjät ja saalis saalistavat jatkuvasti, sekä kirjaimellisesti että kuvaannollisesti. Heti kun metsästäjä kehittää uusia taitoja evoluution tai muiden menetelmien avulla, saalis sopeutuu niihin, jotta sitä ei syödä. Tämä on loputon pokeripeli jatkuvasti kasvavilla panoksilla, jonka voittaja saa arvokkaimman palkinnon - elämän. Viime aikoina olemme jo pohtineet , joka perustuu ultraäänihäiriöiden synnyttämiseen. Hyönteisten joukossa, jotka ovat herkkuja siivekkäille kaikueläjille, niiden ultraäänisignaalin peittäminen on elintärkeä taito. Lepakot eivät kuitenkaan halua pysyä nälkäisinä, joten heillä on arsenaalissaan taito, jonka avulla he voivat nähdä saalista naamiointistaan huolimatta. Miten lepakot tarkalleen ottaen cossilevat Sauronina, kuinka tehokkaita niiden metsästystaktiikat ovat ja miten kasvien lehdet auttavat heitä tässä? Opimme tästä tutkimusryhmän raportista. Mennä.
Tutkimuspohja
Lepakot ovat aina herättäneet ihmisissä erilaisia tunteita: uteliaisuudesta ja kunnioituksesta suoranaiseen pelkoon ja inhoon. Ja tämä on täysin ymmärrettävää, koska toisaalta nämä olennot ovat erinomaisia metsästäjiä, jotka käyttävät käytännössä vain kuuloaan metsästyksen aikana, ja toisaalta ne ovat kammottavia yöolentoja, jotka joutuvat hiuksiin ja pyrkivät puremaan kaikkia (näitä ovat tietysti ihmisten pelkojen luomia myyttejä). On vaikea rakastaa eläintä, joka populaarikulttuurissa yhdistetään Draculaan ja Chupacabraan.
Hei, en ole yhtään pelottava.
Mutta tiedemiehet ovat puolueettomia ihmisiä, he eivät välitä siitä, miltä näytät tai mitä syöt. Olitpa pörröinen kani tai lepakko, he tekevät mielellään pari koetta sinulle ja leikkaavat sitten myös aivosi täydentääkseen kuvan. Okei, jätetään synkkä huumori (totuudenhievällä) syrjään ja päästään lähemmäs asiaa.
Kuten jo tiedämme, lepakoiden päätyökalu metsästyksen aikana on niiden kuulo. Hiiret ovat aktiivisia yöllä, koska kilpailijoita/vaaroja on vähemmän ja saalista on enemmän. Säteilemällä ultraääniaaltoja lepakot poimivat kaikki paluusignaalit, jotka pomppaavat ympärillään olevista esineistä, mukaan lukien mahdollinen saalis.
Peittävän ultraääniäänen lähettäminen on tietysti siistiä, mutta kaikilla lepakoiden päivällispaikan hakijoilla ei ole tällaista lahjakkuutta. Mutta jopa keskinkertaiset hyönteiset voivat piilottaa sijaintinsa. Tätä varten heidän on sulauduttava ympäristöön, mutta ei kuten samannimisen elokuvan Predator, koska puhumme äänestä. Yömetsä on täynnä ääniä eri lähteistä, joista osa on taustamelua. Jos hyönteinen istuu vaikkapa liikkumattomana lehdellä, niin on suuri todennäköisyys eksyä tähän taustameluun ja selviytyä aamuun asti.
Tämän vuoksi monet tutkijat uskoivat, että lepakoiden saalis oli yksinkertaisesti saavuttamaton, mutta tämä ei ole täysin totta. Jotkut lepakalajet pystyivät silti ratkaisemaan "näkymättömien" hyönteisten arvoituksen ja saamaan ne onnistuneesti kiinni. Kysymys jää - miten? Smithsonian Tropical Research Instituten tutkijat käyttivät vastausta tähän kysymykseen biomimeettistä anturia, joka tallentaa kaikki lehdillä hiljaa istuvien (eli piiloutuvien) hyönteisten kaikujen vaihtelut. Seuraavaksi tutkijat laskivat ihanteelliset hyökkäysreitit, eli lepakoiden lentoradat ja saaliiden sieppauskulmat, jotka voivat auttaa ohittamaan naamioinnin. Sitten he testasivat laskelmiaan ja teorioitaan käytännössä tarkkailemalla lepakoita, jotka hyökkäävät naamioituja saalista vastaan. On uteliasta, että lehdet, joilla hyönteiset istuvat niin huolettomasti, toimivat työkaluna niiden pyydystämiseen.
Eikö hän ole kaunotar?
Tämän tutkimuksen koehenkilöt olivat 4 Micronycteris microtis -lajin (yleinen isokorvalepakko) urosta, jotka vangittiin luonnollisessa elinympäristössään Barro Coloradon saarella (Panama). Kokeiden aikana käytettiin saaren metsässä sijaitsevaa erityistä häkkiä (1.40 × 1.00 × 0.80 m). Tutkijat tallensivat tietoja tähän häkkiin sijoitettujen yksilöiden lennoista. Seuraavana iltana vangitsemisen jälkeen alkoivat varsinaiset kokeet. Yksi henkilö asetettiin häkkiin, ja hänen oli löydettävä ja pyydettävä "naamioitu saalis". Yhdellä yksilöllä suoritettiin korkeintaan 1 tunnin kokeita (16 yötä, kumpikin 2 tuntia) tilamuistin ja stressin vaikutuksen minimoimiseksi eläimeen. Kokeiden jälkeen kaikki lepakot vapautettiin samasta paikasta, josta ne saatiin kiinni.
Tutkijoilla on ollut kaksi pääteoriaa selittääkseen, kuinka lepakot metsästävät naamioitua saalista: akustinen varjoteoria ja akustisen peilin teoria.
"Akustinen varjo" syntyy, kun arkin pinnalla oleva esine haihduttaa kaikuenergiaa, mikä vähentää kaiun voimakkuutta levyn pinnasta. Kohteen akustisen varjon maksimoimiseksi lepakon tulee lähestyä suoraan edestä kohtisuoraan taustapintaan (1A).
Kuva #1
Akustisen peilin tapauksessa metsälepakot toimivat kuin troolisukulaisensa, jotka vangitsevat saaliin säiliön pinnalta. Pienessä kulmassa veden pintaan lähetetyt kaikulakaatiosignaalit heijastuvat metsästyslepakosta. Mutta mahdollisen saaliin kaiku heijastuu takaisin lepakkoon (1B).
Tutkijat ehdottivat, että lehdet toimivat kuin veden pinta, ts. toimii signaalin heijastajana (1S). Mutta peilin täyden vaikutuksen saavuttamiseksi tarvitaan tietty hyökkäyskulma.
Akustisen varjostuksen teorian mukaan lepakoiden tulisi hyökätä saalista niin sanotusti edestäpäin, koska tässä tapauksessa varjostus on voimakkain. Jos käytetään akustista peiliä, hyökkäyksen on tapahduttava suurimmassa kulmassa. Selvittääkseen, mikä iskukulma voisi olla optimaalinen, tutkijat suorittivat akustisia mittauksia eri kulmissa levyyn nähden.
Laskelmien ja teorioiden testauksen jälkeen suoritettiin käyttäytymistestit elävillä lepakoilla ja havainnointituloksia verrattiin teoreettisen mallinnuksen tuloksiin.
Laskelmien ja havaintojen tulokset
Kuva #2
Ensin luotiin akustinen malli (kupoli) lehdestä saalista ja ilman saalista yhdistämällä kaikki kaiut eri hyökkäyskulmista yhdeksi kuvaksi. Tuloksena saatiin 541 sijaintia 9 puoliympyrän muotoiselle liikeradalle arkin ympäri (2А).
Jokaiselle laskemallemme pisteelle tehon spektritiheys* и akustinen koko* (TS - kohdevoimakkuus) tavoitteet (eli kaiun intensiteetti) viidelle eri taajuusalueelle, jotka vastaavat suunnilleen lähtevän lepakkosignaalin harmonisia komponentteja (2V).
Tehon spektritiheys* — signaalin tehonjakotoiminto taajuudesta riippuen.
Akustinen koko* (tai kohteen akustinen voimakkuus) on kohteen pinta-alan mitta vasteäänisignaalina.
Kuvan päällä 2S on esitetty johdettujen iskukulmien tulokset, jotka ovat kulmat normaalin suhteessa arkin pintaan irrotuksen keskellä ja signaalilähteen sijainnin välillä, ts. bat.
Kuva #3
Havainnot ovat osoittaneet, että molemmilla levytyypeillä (tuotannon kanssa ja ilman) kaikilla taajuusalueilla on suurin akustinen koko kulmissa < 30° (kaavioiden keskiosat) 3A и 3B) ja pienempi akustinen koko kulmissa ≥ 30° (kaavioiden ulkoosa 3A и 3B).
Изображение 3А vahvistaa, että levy todella toimii akustisena peilinä, eli kulmissa < 30° syntyy voimakas peilikaiku ja ≥ 30°:ssa kaiku heijastuu äänilähteestä.
Lehden ja sen saaliin vertailu (3А) ja ilman tuotantoa (3V) osoitti, että saaliin läsnäolo lisää kohteen akustista kokoa kulmissa ≥ 30°. Tässä tapauksessa saaliin kaikuakustinen vaikutus lehteen näkyy parhaiten piirrettäessä saaliin aiheuttamaa TS:tä, ts. erot TS:ssä lehden välillä saaliin kanssa ja ilman (3S).
On myös syytä huomata, että kohteen akustisen koon kasvua kulmissa ≥ 30° havaitaan vain korkeilla taajuuksilla, matalilla taajuuksilla ei ole lainkaan lisävaikutusta.
Yllä olevat laskelmat mahdollistivat iskukulmien teoreettisen alueen määrittämisen peiliheijastuksen teoriaa toteutettaessa - 42°...78°. Tällä alueella sama akustisen kohteen koon kasvu 6:sta 10 dB:iin havaittiin korkeammilla taajuuksilla (>87 kHz), mikä on yhdenmukainen M. microtis -lepakoiden akustisten tietojen kanssa.
Tällä metsästysmenetelmällä (niin sanotusti kulmassa) saalistaja voi hyvin nopeasti määrittää saaliin läsnäolon/puuttamisen lehdellä: heikko ja matalataajuinen kaiku - lehti on tyhjä, voimakas ja laajakaistainen kaiku - on olemassa maukas herkku lehdellä.
Jos tarkastelemme akustisen varjon teoriaa, hyökkäyskulman tulisi olla alle 30. Tällöin laskelmien mukaan lehden ja saaliin kaikusignaalien välinen häiriö on suurin, mikä johtaa TS:n laskuun verrattuna. lehden kaikuun ilman saalista, ts. tämä johtaa akustiseen varjostukseen.
Laskelmat on tehty, siirrytään havaintoihin.
Havaintojen aikana saaliina käytettiin erilaisia lepakoiden ruokavaliosta peräisin olevia hyönteisiä, jotka sijaitsevat keinotekoisella lehdellä. Kahdella nopealla kameralla ja ultraäänimikrofonilla tallennettiin lepakoiden käyttäytymistä saalista lähestyttäessä. Tuloksena saaduista tallennuksista rekonstruoitiin 33 lepakoiden lentoreittiä, jotka lähestyivät ja laskeutuivat saalista.
Lepakko hyökkää saaliinsa kimppuun.
Lentoradat perustuivat lepakoiden sieraimien sijaintiin kunkin kehyksen aikana niiden lähettäessä signaaliaan.
Kuten odotettiin, havainnot osoittivat, että lepakot lähestyivät saalista kulmassa.
Kuva #4
Kuvan päällä 4А näyttää XNUMXD-kartan saaliiden hyökkäyslentokentistä. Havaittiin myös, että kohtauskulmien jakautuminen noudattaa korkeampien taajuuksien akustisia kokokäyriä (4V).
Kaikki koehenkilöt hyökkäsivät kohteeseen <30° kulmassa ja välttelivät selvästi enemmän etusuuntaa. Kaikista kokeiden aikana havaituista hyökkäyskulmista 79,9 % oli ennustetulla optimaalisella alueella 42°...78°. Vielä tarkemmin sanottuna 44,5 % kaikista kulmista oli välillä 60°...72°.
Saalishyökkäys kulmassa ja lähetetyn akustisen signaalin spektrogrammit.
Toinen havainto on se, että lepakot eivät koskaan hyökänneet saaliinsa ylhäältä, kuten muut tutkijat olivat ehdottaneet.
Tarkempia tietoja tutkimuksen vivahteista suosittelen katsomaan и hänelle.
Epilogi
Kaikulokaation käyttö pääasiallisena ja joskus ainoana metsästystyökaluna on jo hyvin ainutlaatuinen ja hämmästyttävä ilmiö. Lepakot eivät kuitenkaan koskaan lakkaa hämmästyttämästä, sillä ne osoittavat paljon monimutkaisempaa hyökkäystaktiikkaa kuin aiemmin on ajateltu. Ei piiloutumattoman saaliin löytäminen ja pyydystäminen ei ole vaikeaa, mutta akustiseen taustameluun piiloutuvan hyönteisen löytäminen ja vangitseminen vaatii erilaista lähestymistapaa. Lepakoissa tätä lähestymistapaa kutsutaan akustiseksi varjoksi ja akustiseksi peiliksi. Lähestymällä lehtiä tietyssä kulmassa lepakko määrittää välittömästi todennäköisen saaliin olemassaolon tai puuttumisen. Ja jos sellainen on, illallinen on taattu.
Tämä tutkimus voi tekijöidensä mukaan johtaa tiedeyhteisön uusiin löytöihin akustiikassa ja kaikupaikassa sekä yleisesti että eläinkunnan keskuudessa. Joka tapauksessa uuden oppiminen sinua ympäröivästä maailmasta ja siinä elävistä olennoista ei ole koskaan ollut huono asia.
Perjantain off-top:
Selviytyäkseen joskus ei riitä, että on erinomainen metsästäjä. Kun ympärillä on uskomaton kylmä, eikä ruokaa ole ollenkaan, ei jää muuta kuin nukkua.
Off-top 2.0:
Jotkut käyttävät nopeutta, jotkut voimaa, ja toisten täytyy vain olla hiljaisia kuin varjo.
Kiitos katsomisesta, pysykää utelias ja hyvää viikonloppua kaikille! 🙂
Kiitos, että pysyt kanssamme. Pidätkö artikkeleistamme? Haluatko nähdä mielenkiintoisempaa sisältöä? Tue meitä tekemällä tilauksen tai suosittelemalla ystäville, 30 %:n alennus Habr-käyttäjille ainutlaatuisesta lähtötason palvelimien analogista, jonka me keksimme sinulle: (saatavana RAID1:n ja RAID10:n kanssa, jopa 24 ydintä ja jopa 40 Gt DDR4-muistia).
Dell R730xd 2 kertaa halvempi? Vain täällä Alankomaissa! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - alkaen 99 dollaria! Lukea
Lähde: will.com