No mundo da vida salvaxe, cazadores e presas xogan constantemente a poñerse ao día, tanto literal como figurado. En canto un cazador desenvolve novas habilidades mediante a evolución ou outros métodos, a presa adáptase a elas para non ser comida. Este é un xogo de póquer sen fin con apostas en constante aumento, cuxo gañador recibe o premio máis valioso: a vida. Recentemente xa o consideramos , que se basea na xeración de interferencia ultrasónica. Entre os insectos que son un manxar para os ecolocadores alados, enmascarar o seu sinal ultrasónico é unha habilidade vital. Non obstante, os morcegos non queren pasar fame, polo que teñen unha habilidade no seu arsenal que lles permite ver as presas a pesar da súa camuflaxe. Como fan exactamente cos morcegos como Sauron, que tan efectivas son as súas tácticas de caza e como as follas das plantas axudan con isto? Diso coñecémonos co informe do grupo de investigación. Vaia.
Base de investigación
Os morcegos sempre provocaron unha serie de sentimentos nas persoas: desde a curiosidade e a reverencia ata o medo e o noxo. E isto é bastante comprensible, porque por unha banda, estas criaturas son excelentes cazadores, que usan practicamente só o seu oído durante a caza, e por outra banda, son criaturas nocturnas espeluznantes que se meten no cabelo e se esforzan por morder a todos (estas , por suposto, son mitos xerados polos medos humanos). É difícil amar a un animal que está asociado na cultura popular con Drácula e o Chupacabra.
Ei, non teño medo para nada.
Pero os científicos son persoas imparciais, non lles importa o que pareces nin o que comes. Tanto se es un coello mullido como un morcego, estarán encantados de realizar un par de experimentos contigo e despois tamén diseccionar o teu cerebro para completar a imaxe. Vale, deixemos o humor escuro (cun pouco de verdade) de lado e acheguemos ao grano.
Como xa sabemos, a principal ferramenta dos morcegos durante a caza é a súa audición. Os ratos están activos pola noite debido a menos competidores/perigos e máis presas. Ao emitir ondas ultrasónicas, os morcegos captan todos os sinais de retorno que rebotan nos obxectos que os rodean, incluídas as posibles presas.
Emitir ruído ultrasónico enmascarado é, por suposto, xenial, pero non todos os candidatos ao posto de cea para morcegos teñen tal talento. Pero incluso os insectos mediocres poden ocultar a súa localización. Para iso, necesitan fundirse co medio, pero non como o Predator da película do mesmo nome, porque estamos a falar de son. O bosque pola noite está cheo de sons de diversas fontes, algúns dos cales son ruídos de fondo. Se un insecto senta, por exemplo, inmóbil nunha folla, entón hai unha alta probabilidade de perderse neste ruído de fondo e sobrevivir ata a mañá.
Tendo en conta isto, moitos científicos crían que tal presa para os morcegos era simplemente inalcanzable, pero isto non é totalmente certo. Algunhas especies de morcegos aínda puideron resolver o enigma dos insectos "invisíbeis" e atrapalos con éxito. A pregunta segue sendo - como? Para responder a esta pregunta, os científicos do Instituto de Investigación Tropical Smithsonian utilizaron un sensor biomimético que rexistra as flutuacións dos ecos dos insectos sentados tranquilamente nas follas (é dicir, escondidos). A continuación, os científicos calcularon as rutas de ataque ideais, é dicir, as traxectorias de voo e os ángulos de captura de presas para os morcegos, que poden axudar a evitar o camuflaxe. Despois probaron os seus cálculos e teorías na práctica observando morcegos atacando presas camufladas. É curioso que as follas nas que se sentaban tan despreocupados os insectos servisen de ferramenta para atrapalos.
Non é unha beleza?
Os suxeitos deste estudo foron 4 machos da especie Micronycteris microtis (morcego común de orellas grandes) que foron capturados no seu hábitat natural na illa de Barro Colorado (Panamá). Durante os experimentos utilizouse unha gaiola especial (1.40 × 1.00 × 0.80 m) situada no bosque da illa. Os científicos rexistraron datos sobre os voos dos individuos colocados nesta gaiola. A noite seguinte despois da captura, comezaron os experimentos reais. Un individuo foi colocado nunha gaiola e tivo que atopar e atrapar "presas camufladas". Non se realizaron máis de 1 horas de experimentos cun individuo (16 noites de 2 horas cada unha) co fin de minimizar o efecto da memoria espacial e do estrés no animal. Despois dos experimentos, todos os morcegos foron soltados no mesmo lugar onde foron capturados.
Os investigadores tiveron dúas teorías principais para explicar como os morcegos cazan presas camufladas: a teoría da sombra acústica e a teoría do espello acústico.
O efecto de "sombra acústica" ocorre cando un obxecto na superficie dunha folla disipa a enerxía do eco, reducindo así a forza do eco da superficie da folla. Para maximizar a sombra acústica dun obxecto, o morcego debe achegarse directamente desde a fronte nunha dirección perpendicular á superficie do fondo (1A).
Imaxe #1
No caso dun espello acústico, os morcegos forestais actúan como os seus parentes de arrastre, que capturan presas da superficie dun encoro. Os sinais de ecolocalización emitidos nun ángulo baixo coa superficie da auga son reflectidos por un morcego cazador. Pero o eco da posible presa reflíctese de volta ao morcego (1B).
Os investigadores suxeriron que as follas actúan como a superficie da auga, é dicir. actuar como reflector de sinal (1S). Pero para o efecto total do espello, é necesario un certo ángulo de ataque.
Segundo a teoría da sombra acústica, os morcegos deberían atacar ás presas dende a dirección frontal, por así dicilo, de frente, porque neste caso a sombra será a máis forte. Se se usa un espello acústico, entón o ataque debe producirse nun ángulo máximo. Para establecer que ángulo de ataque podería ser óptimo, os científicos realizaron medicións acústicas en diferentes ángulos en relación á folla.
Tras completar os cálculos e probar as teorías, realizáronse probas de comportamento con morcegos vivos e comparáronse os resultados da observación cos resultados da modelización teórica.
Resultados de cálculos e observacións
Imaxe #2
En primeiro lugar, creouse un modelo acústico (cúpula) da folla con e sen presa combinando todos os ecos en diferentes ángulos de ataque nunha soa imaxe. Como resultado, obtivéronse 541 posicións en 9 traxectorias semicirculares arredor da folla (2A).
Para cada punto que calculamos densidade espectral de potencia* и tamaño acústico* (TS - intensidade do obxectivo) obxectivos (é dicir, intensidade do eco) para 5 rangos de frecuencia diferentes que corresponden aproximadamente aos compoñentes harmónicos do sinal do morcego saínte (2V).
Densidade espectral de potencia* — función de distribución de potencia do sinal en función da frecuencia.
Tamaño acústico* (ou forza acústica de destino) é unha medida da área dun obxecto en termos de sinal acústico de resposta.
Na imaxe 2S móstranse os resultados dos ángulos de ataque derivados, que son os ángulos entre a normal relativa á superficie da folla no centro da extracción e a posición da fonte de sinal, é dicir. morcego.
Imaxe #3
As observacións demostraron que ambos tipos de follas (con produción e sen produción) en todos os rangos de frecuencias mostran o maior tamaño acústico en ángulos < 30° (partes centrais dos gráficos). 3A и 3B) e menor tamaño acústico en ángulos ≥ 30° (parte exterior dos gráficos en 3A и 3B).
Изображение 3A confirma que a folla actúa realmente como un espello acústico, é dicir, en ángulos < 30° xérase un forte eco especular, e a ≥ 30° o eco reflíctese desde a fonte sonora.
Comparación dunha folla co botín sobre ela (3A) e sen produción (3V) demostraron que a presenza de presas aumenta o tamaño acústico do obxectivo en ángulos ≥ 30°. Neste caso, o efecto eco-acústico da presa sobre unha folla vese mellor cando se traza a TS inducida pola presa, é dicir. diferenzas no TS entre unha folla con e sen presa (3S).
Tamén vale a pena sinalar que un aumento no tamaño acústico do obxectivo en ángulos ≥ 30° só se observa no caso de frecuencias altas; en frecuencias baixas non hai ningún efecto adicional.
Os cálculos anteriores permitiron determinar o rango teórico de ángulos de ataque no caso de implementar a teoría da reflexión do espello - 42°...78°. Neste intervalo, observouse o mesmo aumento no tamaño do obxectivo acústico de 6 a 10 dB a frecuencias máis altas (>87 kHz), o que é consistente cos datos acústicos dos morcegos M. microtis.
Este método de caza (en ángulo, por así dicir) permite ao depredador determinar moi rapidamente a presenza/ausencia de presas na folla: un eco débil e de baixa frecuencia - a folla está baleira, un eco forte e de banda ancha - hai unha delicia na folla.
Se consideramos a teoría da sombra acústica, entón o ángulo de ataque debería ser inferior a 30. Neste caso, segundo os cálculos, a interferencia entre os sinais de eco da folla e da presa é máxima, o que leva a unha diminución do TS en comparación. ao eco da folla sen presa, é dicir. isto resulta nunha sombra acústica.
Rematamos os cálculos, pasemos ás observacións.
Durante as observacións utilizáronse como presas diversos insectos da dieta dos morcegos, situados nunha folla artificial. Mediante dúas cámaras de alta velocidade e un micrófono ultrasónico, fixéronse gravacións do comportamento dos morcegos ao achegarse ás presas. A partir das gravacións resultantes, reconstruíronse 33 traxectorias de voo de morcegos que se achegaban e pousaban sobre a presa.
O morcego ataca a súa presa.
As traxectorias de voo baseáronse na posición das fosas nasais dos morcegos durante cada fotograma mentres transmitían o seu sinal.
Como era de esperar, as observacións mostraron que os morcegos se achegaban ás presas en ángulo.
Imaxe #4
Na imaxe 4A mostra un mapa XNUMXD das traxectorias de ataque das presas. Tamén se comprobou que a distribución dos ángulos de ataque segue as curvas de tamaño acústico para frecuencias máis altas (4V).
Todos os suxeitos atacaron o obxectivo en ángulos <30° e evitaron claramente máis direccións frontales. De todos os ángulos de ataque observados durante os experimentos, o 79,9% estaban no intervalo óptimo previsto de 42°...78°. Para ser aínda máis precisos, o 44,5% de todos os ángulos estaban no intervalo de 60°...72°.
Ataque da presa nun ángulo e espectrogramas do sinal acústico emitido.
Outra observación é o feito de que os morcegos nunca atacaron ás súas presas desde arriba, como suxeriran outros investigadores.
Para unha ollada máis detallada aos matices do estudo, recoméndolle botarlle unha ollada и a el.
Epílogo
O uso da ecolocalización como principal, e ás veces única, ferramenta de caza xa é un fenómeno moi singular e sorprendente. Non obstante, os morcegos nunca deixan de sorprender, demostrando tácticas de ataque moito máis complexas do que se pensaba. Atopar e capturar presas que non se esconden non é difícil, pero atopar e capturar un insecto que intenta esconderse nun ruído de fondo acústico require un enfoque diferente. Nos morcegos, este enfoque chámase sombra acústica e espello acústico. Ao achegarse a unha folla nun certo ángulo, o morcego determina ao instante a presenza ou ausencia de presa probable. E se o hai, a cea está garantida.
Este estudo, segundo os seus autores, pode levar á comunidade científica a novos descubrimentos en acústica e localización do eco, tanto en xeral como entre o reino animal. En calquera caso, aprender algo novo sobre o mundo que te rodea e as criaturas que viven nel nunca foi algo malo.
Venres fóra de tope:
Para sobrevivir, ás veces non abonda con ser un excelente cazador. Cando hai un frío incrible por todas partes e non hai comida, o único que queda é durmir.
Off-top 2.0:
Algúns usan a velocidade, outros usan a forza e algúns só necesitan estar tan silenciosos como unha sombra.
Grazas por ver, quédate con curiosidade e teñades unha boa fin de semana a todos! 🙂
Grazas por estar connosco. Gústanche os nosos artigos? Queres ver máis contido interesante? Apóyanos facendo un pedido ou recomendando a amigos, Desconto do 30 % para os usuarios de Habr nun análogo único de servidores de nivel de entrada, que inventamos nós para ti: (dispoñible con RAID1 e RAID10, ata 24 núcleos e ata 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces máis barato? Só aquí nos Países Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - desde $ 99! Ler sobre
Fonte: www.habr.com