Yn 'e wrâld fan 'e wylde dieren spylje jagers en proai hieltyd yn 'e gaten, sawol letterlik as figuerlik. Sadree't in jager nije feardichheden ûntwikkelt troch evolúsje of oare metoaden, past de proai har oan om net te iten te wurden. Dit is in einleaze spultsje fan poker mei hieltyd tanimmende bets, de winner fan dat krijt de meast weardefolle priis - it libben. Koartlyn hawwe wy al betocht , dy't basearre is op 'e generaasje fan ultrasone ynterferinsje. Under ynsekten dy't in delikatesse binne foar wjukken echolocators, maskering harren ultrasone sinjaal is in fitale feardigens. Dochs wolle flearmûzen net honger bliuwe, dat se hawwe in feardigens yn har arsenaal wêrmei't se proai sjen kinne nettsjinsteande har kamouflage. Hoe krekt cosplay flearmûzen as Sauron, hoe effektyf binne harren jacht taktyk, en hoe plant blêden helpe harren mei dit? Dat leare wy út it rapport fan de ûndersyksgroep. Gean.
Undersyk basis
Bats hawwe altyd in ferskaat oan gefoelens by minsken oproppen: fan nijsgjirrigens en earbied oant direkte eangst en wearze. En dit is hiel begryplik, want oan 'e iene kant binne dizze skepsels poerbêste jagers, dy't frijwol allinich har gehoar brûke tidens de jacht, en oan 'e oare kant binne it griezelige nachtlike skepsels dy't yn 't hier komme en stribje om elkenien te biten (dizze , fansels, binne myten generearre troch minsklike eangsten). It is dreech om in bist te hâlden dat yn populêre kultuer ferbûn is mei Dracula en de Chupacabra.
Hee, ik bin net bang.
Mar wittenskippers binne ûnpartidige minsken, it kin har net skele hoe't jo der útsjen of wat jo ite. Oft jo in pluizige konijn of in flearmûs binne, se sille bliid wêze om in pear eksperiminten op jo út te fieren, en dan ek jo harsens te dissecteare om it byld te foltôgjen. Okee, lit ús de tsjustere humor (mei in kerrel fan wierheid) oan 'e kant litte en tichter by it punt komme.
Sa't wy al witte, it wichtichste ark fan flearmûzen tidens jacht is har gehoar. Mûzen binne nachts aktyf troch minder konkurrinten/gefaren en mear proai. Troch it útstjitten fan ultrasone weagen helje flearmûzen alle weromkommende sinjalen op dy't objekten om har hinne stuitsje, ynklusyf mooglike proai.
Emitting maskerende ultrasone lûd is fansels cool, mar net alle sollisitanten foar de posysje fan diner foar flearmûzen hawwe sa'n talint. Mar sels midsmjittige ynsekten kinne har lokaasje ferbergje. Om dit te dwaan, moatte se fusearje mei it miljeu, mar net lykas de Predator út 'e film mei deselde namme, om't wy it oer lûd hawwe. De bosk by nacht is fol mei lûden út in ferskaat oan boarnen, guon fan dat is eftergrûnlûd. As in ynsekt, bygelyks, sûnder beweging op in blêd sit, dan is d'r in hege kâns om yn dit eftergrûngelûd ferlern te gean en oant de moarn te oerlibjen.
Sjoen dit, in protte wittenskippers leauden dat sa'n proai foar flearmûzen wie gewoan ûnberikber, mar dit is net hielendal wier. Guon soarten flearmûzen wiene noch yn steat om it riedsel fan 'e "ûnsichtbere" ynsekten op te lossen en se mei súkses te fangen. De fraach bliuwt - hoe? Om dizze fraach te beantwurdzjen, brûkten wittenskippers fan it Smithsonian Tropical Research Institute in biomimetyske sensor dy't alle fluktuaasjes yn echo's registreart fan ynsekten dy't rêstich op blêden sitte (dus ferbergje). Folgjende, de wittenskippers berekkene de ideale oanfal paden, dat is, flecht trajekten en proai fangen hoeken foar flearmûzen, dat kin helpe bypass camouflage. Dêrnei testen se har berekkeningen en teoryen yn 'e praktyk troch flearmûzen te observearjen dy't kamouflearre proai oanfallen. It is nijsgjirrich dat de blêden dêr't de ynsekten sa soargeleas op sieten, tsjinne as helpmiddel om se te fangen.
Is se net in skientme?
De ûnderwerpen yn dit ûndersyk wiene 4 mantsjes fan 'e soarte Micronycteris microtis (gewoane grutte eared flearmûs) dy't fongen waarden yn har natuerlike habitat op Barro Colorado Island (Panama). By de eksperiminten waard in spesjale koai (1.40 × 1.00 × 0.80 m) yn 'e bosk op it eilân brûkt. Wittenskippers registrearre gegevens oer de flechten fan yndividuen pleatst yn dizze kaai. De oare nacht nei it fangen begûnen de eigentlike eksperiminten. Ien yndividu waard yn in koai pleatst en moast "camouflearre proai" fine en fange. Net mear as 1 oeren fan eksperiminten waarden útfierd mei ien yndividu (16 nachten fan 2 oeren elk) om it effekt fan romtlik ûnthâld en stress op it bist te minimalisearjen. Nei de eksperiminten waarden alle flearmûzen loslitten op itselde plak dêr't se fongen waarden.
Undersikers hawwe twa haadteoryen hân om út te lizzen hoe't flearmûzen jage op kamouflearre proai: de akoestyske skaadteory en de akoestyske spegelteory.
It effekt "akoestyske skaad" komt foar as in objekt op it oerflak fan in blêd echo-enerzjy ferdwynt, en dêrmei de sterkte fan 'e echo fan it blêdflak ferminderet. Om it akoestyske skaad fan in objekt te maksimalisearjen, moat de flearmûs direkt fan foaren komme yn in rjochting loodrecht op it eftergrûnflak (1A).
Ofbylding #1
Yn it gefal fan in akoestyske spegel hannelje boskflearmûzen as har trawl-sibben, dy't proai fange fan it oerflak fan in reservoir. Echolokaasjesinjalen dy't yn in lege hoeke nei it wetteroerflak útstjoerd wurde, wurde reflektearre fan in jachtflearmûs. Mar de echo fan mooglike proai wurdt werom reflektearre nei de flearmûs (1B).
De ûndersikers suggerearren dat de blêden hannelje as it oerflak fan wetter, d.w.s. fungearje as in sinjaalreflektor (1C). Mar foar it folsleine effekt fan 'e spegel is in bepaalde oanfalshoeke nedich.
Neffens de teory fan akoestyske skaadsjen moatte flearmûzen proai út 'e frontale rjochting oanfalle, sa te sizzen frontaal, om't yn dit gefal it skaad it sterkst wêze sil. As in akoestyske spegel brûkt wurdt, dan moat de oanfal op in maksimale hoeke plakfine. Om fêst te stellen hokker oanfalshoek optimaal wêze soe, hawwe de wittenskippers akoestyske mjittingen útfierd ûnder ferskate hoeken relatyf oan it blêd.
Nei it foltôgjen fan de berekkeningen en it testen fan de teoryen, waarden gedrachstests útfierd mei live flearmûzen en waarden de observaasjeresultaten fergelike mei de resultaten fan teoretyske modellering.
Resultaten fan berekkeningen en observaasjes
Ofbylding #2
Earst waard in akoestysk model (koepel) fan it blêd mei en sûnder proai makke troch it kombinearjen fan alle echo's yn ferskate oanfalshoeken yn ien byld. As resultaat waarden 541 posysjes krigen op 9 healrûnte trajekten om it blêd (2A).
Foar elk punt wy berekkene macht spektrale tichtens* и akoestyske grutte * (TS - doelsterkte) doelen (d.w.s. echo-yntensiteit) foar 5 ferskillende frekwinsjeberiken dy't rûchwei oerienkomme mei de harmoniske komponinten fan it útgeande batsinjaal (2B).
Spektrale tichtens fan macht* - sinjaal macht distribúsje funksje ôfhinklik fan frekwinsje.
Akoestyske grutte * (as doel akoestyske sterkte) is in mjitting fan it gebiet fan in objekt yn termen fan it antwurd akoestyske sinjaal.
Op it byld 2C de resultaten fan de ôflaat hoeken fan oanfal wurde werjûn, dat binne de hoeken tusken de normale relatyf oan it oerflak fan it blêd yn it sintrum fan 'e winning en de posysje fan it sinjaal boarne, d.w.s. bat.
Ofbylding #3
Observaasjes hawwe sjen litten dat beide soarten blêden (mei en sûnder produksje) yn alle frekwinsjeberik de grutste akoestyske grutte oanwize by hoeken <30 ° (sintrale dielen fan 'e grafiken 3A и 3B) en lytsere akoestyske grutte by hoeken ≥ 30 ° (bûtenste diel fan grafiken op 3A и 3B).
Ofbylding 3A befêstiget dat it blêd eins fungearret as in akoestyske spegel, dat is, by hoeken < 30 ° wurdt in sterke spegeljende echo generearre, en by ≥ 30 ° wurdt de echo reflektearre fan 'e lûdboarne.
Fergeliking fan in blêd mei de bút derop (3A) en sûnder produksje (3B) liet sjen dat de oanwêzigens fan proai de akoestyske grutte fan it doel fergruttet by hoeken ≥ 30 °. Yn dit gefal is it echo-akoestyske effekt fan proai op in blêd it bêste te sjen by it plotjen fan de proai-yndusearre TS, d.w.s. ferskillen yn TS tusken in blêd mei en sûnder proai (3C).
It is ek de muoite wurdich op te merken dat in ferheging fan 'e akoestyske grutte fan it doel by hoeken ≥ 30 ° allinich wurdt waarnommen yn it gefal fan hege frekwinsjes; by lege frekwinsjes is der gjin ekstra effekt.
De boppesteande berekkeningen makken it mooglik om it teoretyske berik fan oanfallen te bepalen yn it gefal fan it útfieren fan de teory fan spegelrefleksje - 42 ° ... 78 °. Yn dit berik waard deselde ferheging fan akoestyske doelgrutte fan 6 nei 10 dB waarnommen by hegere frekwinsjes (> 87 kHz), wat oerienkomt mei de akoestyske gegevens fan M. microtis-bats.
Dizze jachtmetoade (by in hoeke, sa te sizzen) lit it rôfdier hiel fluch de oanwêzigens/ôfwêzichheid fan proai op it blêd bepale: in swakke en leechfrekwinsje echo - it blêd is leech, in sterke en breedbânske echo - der is in lekkere traktaasje op it blêd.
As wy de teory fan akoestyske skaad beskôgje, dan moat de oanfalswinkel minder wêze as 30. Yn dit gefal, neffens berekkeningen, is de ynterferinsje tusken de echo-sinjalen fan it blêd en proai maksimaal, wat liedt ta in fermindering fan TS yn ferliking nei de echo fan it blêd sûnder proai, d.w.s. dit resultearret yn akoestyske skaad.
Wy binne klear mei de berekkeningen, lit ús gean nei observaasjes.
By de observaasjes waarden ferskate ynsekten út it dieet fan flearmûzen, lizzend op in keunstmjittich blêd, brûkt as proai. Mei twa hege snelheidskamera's en in ultrasone mikrofoan waarden opnames makke fan it gedrach fan flearmûzen by it oanreitsjen fan proai. Ut de resultearjende opnames waarden 33 flechtpaden fan flearmûzen dy't oankommen en lâne op proai rekonstruearre.
De flearmûs falt syn proai oan.
Flechttrajekten wiene basearre op 'e posysje fan' e noasters fan 'e flearmûzen tidens elk frame as se har sinjaal oerdroegen.
Lykas ferwachte, die bliken út observaasjes dat de flearmûzen de proai ûnder in hoeke benadere.
Ofbylding #4
Op it byld 4A toant in XNUMXD kaart fan proai oanfal trajekten. It waard ek fûn dat de ferdieling fan oanfalshoeken de akoestyske gruttekurven folget foar hegere frekwinsjes (4B).
Alle ûnderwerpen foelen it doel oan by hoeken <30 ° en mijden dúdlik mear frontale rjochtingen. Fan alle oanfallen hoeken waarnommen tidens de eksperiminten, 79,9% wiene yn it foarsein optimale berik fan 42 ° ... 78 °. Om noch krekter te wêzen, 44,5% fan alle hoeken wiene yn it berik fan 60 ° ... 72 °.
Prey oanfal op in hoeke en spektrogrammen fan de útstjoerd akoestyske sinjaal.
In oare konstatearring is it feit dat de flearmûzen har proai nea fan boppen oanfallen hawwe, sa't oare ûndersikers suggerearren.
Foar mear detaillearre ynformaasje oer de nuânses fan 'e stúdzje, advisearje ik te sjen и Oan him.
Epilogue
It brûken fan echolokaasje as it wichtichste, en soms it ienige, jachtynstrumint is al in heul unyk en geweldig ferskynsel. De flearmûzen hâlde lykwols noait op te fernuverjen, en demonstrearje folle kompleksere oanfalstaktiken dan earder tocht. It finen en fangen fan proai dy't net ûnderdûkt is net dreech, mar it finen en fangen fan in ynsekt dat besiket te ferbergjen yn akoestyske eftergrûnlûd freget in oare oanpak. By flearmûzen wurdt dizze oanpak akoestyske skaad en akoestyske spegel neamd. Troch in blêd yn in bepaalde hoeke te benaderjen, bepaalt de flearmûs daliks de oanwêzigens of ôfwêzigens fan wierskynlike proai. En as der ien is, dan is it iten garandearre.
Dizze stúdzje, neffens har auteurs, kin de wittenskiplike mienskip liede ta nije ûntdekkingen yn akoestyk en echo-lokaasje, sawol yn 't algemien as ûnder it dierenryk. Yn alle gefallen, it learen fan wat nijs oer de wrâld dy't jo omgiet en de skepsels dy't deryn libje, hat noait in min ding west.
Freed off-top:
Om te oerlibjen, soms is it net genôch om in poerbêste jager te wêzen. As d'r rûnom ongelooflijke kjeld is, en der is hielendal gjin iten, is it iennichste wat oerbleaun is om te sliepen.
Off-top 2.0:
Guon brûke snelheid, guon brûke krêft, en guon moatte gewoan sa stil wêze as in skaad.
Tank foar it sjen, bliuw nijsgjirrich en in geweldich wykein allegear! 🙂
Tankewol foar it bliuwen by ús. Hâld jo fan ús artikels? Wolle jo mear ynteressante ynhâld sjen? Stypje ús troch in bestelling te pleatsen of oan te befeljen oan freonen, 30% koarting foar Habr-brûkers op in unike analoog fan servers op yngongsnivo, dy't troch ús foar jo útfûn is: (beskikber mei RAID1 en RAID10, oant 24 kearnen en oant 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kear goedkeaper? Allinne hjir yn Nederlân! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fan $99! Lêze oer
Boarne: www.habr.com