A vadon élő állatok világában a vadászok és a prédák folyamatosan utolérik egymást, szó szerint és átvitt értelemben is. Amint egy vadász az evolúció vagy más módszerek révén új készségeket fejleszt ki, a zsákmány alkalmazkodik hozzájuk, hogy ne egyék meg. Ez egy végtelen pókerjáték, folyamatosan növekvő tétekkel, melynek győztese a legértékesebb nyereményt – az életet – kapja. Nemrég már fontolóra vettük , amely az ultrahangos interferencia generálásán alapul. A szárnyas echolokátorok számára csemege rovarok közül az ultrahangos jelük elfedése létfontosságú készség. A denevérek azonban nem akarnak éhesek maradni, ezért arzenáljukban van egy olyan képesség, amellyel álcázásuk ellenére is láthatják a zsákmányt. Pontosan hogyan játszanak a denevérek Szauronként, mennyire hatékony a vadásztaktikája, és hogyan segítik őket ebben a növényi levelek? Erről a kutatócsoport beszámolójából értesülünk. Megy.
Kutatási alap
A denevérek mindig is sokféle érzést váltottak ki az emberekben: a kíváncsiságtól és az áhítattól a nyílt félelemig és undorig. És ez teljesen érthető, mert egyrészt ezek a lények kiváló vadászok, gyakorlatilag csak a hallásukat használják a vadászat során, másrészt hátborzongató éjszakai lények, akik a hajba nyúlva igyekeznek mindenkit megharapni (ezek természetesen az emberi félelmek által generált mítoszok) . Nehéz szeretni egy olyan állatot, amelyet a populáris kultúra Drakulával és a Chupacabrával társít.
Hé, egyáltalán nem vagyok félelmetes.
De a tudósok pártatlan emberek, nem érdekli őket, hogy nézel ki vagy mit eszel. Legyen szó pihe-puha nyúlról vagy denevérről, szívesen végeznek rajtad pár kísérletet, majd az agyadat is feldarabolják, hogy teljes legyen a kép. Oké, hagyjuk a sötét humort (az igazság szemével együtt), és menjünk közelebb a lényeghez.
Mint már tudjuk, a denevérek fő eszköze a vadászat során a hallás. Az egerek éjszaka aktívak a kevesebb versenytárs/veszély és több zsákmány miatt. Ultrahanghullámok kibocsátásával a denevérek felvesznek minden visszatérő jelet, amely visszaverődik a körülöttük lévő tárgyakról, beleértve a lehetséges zsákmányt is.
A maszkoló ultrahangzajt kibocsátani persze menő, de nem minden denevérvacsora pozícióra jelentkező rendelkezik ilyen tehetséggel. De még a közepes rovarok is el tudják rejteni helyüket. Ehhez össze kell olvadniuk a környezettel, de nem úgy, mint a Ragadozó az azonos című filmből, mert hangról beszélünk. Az éjszakai erdő tele van különféle forrásokból származó hangokkal, amelyek egy része háttérzaj. Ha egy rovar mondjuk mozdulatlanul ül egy levélen, akkor nagy a valószínűsége annak, hogy eltéved ebben a háttérzajban, és túléli reggelig.
Ennek fényében sok tudós úgy gondolta, hogy a denevérek ilyen prédája egyszerűen elérhetetlen, de ez nem teljesen igaz. Néhány denevérfaj még mindig meg tudta oldani a „láthatatlan” rovarok rejtvényét, és sikeresen elkapta őket. A kérdés továbbra is fennáll - hogyan? A kérdés megválaszolására a Smithsonian Tropical Research Institute tudósai egy biomimetikus érzékelőt használtak, amely rögzíti a leveleken csendben ülő (azaz rejtőzködő) rovarok visszhangjának ingadozásait. Ezután a tudósok kiszámították az ideális támadási útvonalakat, vagyis a denevérek repülési pályáit és zsákmánybefogási szögeit, amelyek segíthetnek az álcázás megkerülésében. Majd a gyakorlatban is tesztelték számításaikat és elméleteiket az álcázott zsákmányt megtámadó denevérek megfigyelésével. Érdekes, hogy azok a levelek, amelyeken a rovarok olyan gondtalanul ültek, eszközül szolgáltak a megfogásukhoz.
Hát nem szépség?
Ebben a vizsgálatban a Micronycteris microtis (közönséges nagyfülű denevér) faj 4 hímje volt, akiket természetes élőhelyükön fogtak be a Barro Colorado-szigeten (Panama). A kísérletek során a sziget erdőjében elhelyezett speciális ketrecet (1.40 × 1.00 × 0.80 m) használtuk. A tudósok adatokat rögzítettek az ebbe a ketrecbe helyezett egyedek repüléseiről. A befogást követő másnap este megkezdődtek a tényleges kísérletek. Egy egyedet ketrecbe helyeztek, és meg kellett találnia és elkapnia az „álcázott zsákmányt”. Legfeljebb 1 órányi kísérletet végeztünk egy egyeddel (16 éjszakánként egyenként 2 órát), hogy minimalizáljuk a térbeli memória és a stressz hatását az állatra. A kísérletek után az összes denevért ugyanott engedték el, ahol elkapták.
A kutatók két fő elmélettel magyarázták, hogyan vadásznak a denevérek álcázott zsákmányra: az akusztikus árnyékelmélet és az akusztikus tükör elmélete.
Az "akusztikus árnyék" effektus akkor lép fel, amikor egy tárgy a lap felületén eloszlatja a visszhangenergiát, ezáltal csökkenti a lap felületéről érkező visszhang erősségét. Egy tárgy akusztikus árnyékának maximalizálása érdekében az ütőnek közvetlenül elölről kell megközelítenie a háttérfelületre merőleges irányban (1A).
1. kép
Az akusztikus tükör esetében az erdei denevérek úgy viselkednek, mint a vonóhálós rokonaik, akik a tározó felszínéről fogják be a zsákmányt. A vízfelszínre kis szögben kibocsátott visszhangjelek visszaverődnek a vadászdenevérről. De a lehetséges zsákmány visszhangja visszaverődik a denevérre (1B).
A kutatók azt javasolták, hogy a levelek úgy működnek, mint a víz felszíne, azaz. jelvisszaverőként működik (1S). De a tükör teljes hatásához bizonyos támadási szög szükséges.
Az akusztikus árnyékolás elmélete szerint a denevéreknek frontális irányból, úgymond frontálisan kell támadniuk a zsákmányt, mert ebben az esetben lesz a legerősebb az árnyékolás. Ha akusztikus tükröt használnak, akkor a támadásnak maximális szögben kell történnie. Annak megállapítására, hogy melyik támadási szög lehet az optimális, a tudósok akusztikus méréseket végeztek a laphoz képest különböző szögekben.
A számítások elvégzése és az elméletek tesztelése után viselkedési teszteket végeztünk élő denevérekkel, és a megfigyelési eredményeket összevetettük az elméleti modellezés eredményeivel.
Számítások és megfigyelések eredményei
2. kép
Először egy akusztikus modellt (kupolát) hoztunk létre a levélről prédával és anélkül, a különböző támadási szögekből származó visszhangok egy képbe kombinálásával. Ennek eredményeként a lap körül 541 félköríves pályán 9 pozíciót kaptunk (2А).
Minden általunk kiszámított pontra Spektrális teljesítménysűrűség* и akusztikus méret* (TS - cél erősség) célpontok (azaz visszhang intenzitás) 5 különböző frekvencia tartományban, amelyek nagyjából megfelelnek a kimenő denevér jel harmonikus összetevőinek (2V).
Spektrális teljesítménysűrűség* — frekvenciafüggő jelteljesítmény-elosztási funkció.
Akusztikus méret* (vagy a cél akusztikus erőssége) egy tárgy területének mértéke a válasz akusztikus jel szempontjából.
A képen 2S a származtatott támadási szögek eredményei láthatók, amelyek a kihúzás középpontjában lévő lap felületéhez viszonyított normál és a jelforrás helyzete közötti szögek, azaz. denevér.
3. kép
A megfigyelések azt mutatták, hogy mindkét típusú lap (gyártással és anélkül) minden frekvenciatartományban a legnagyobb akusztikus méretet mutatja 30°-nál kisebb szögeknél (a grafikonok középső részei). 3A и 3B) és kisebb akusztikus méret ≥ 30°-os szögeknél (a grafikonok külső része 3A и 3B).
Изображение 3А megerősíti, hogy a lap valójában akusztikus tükörként működik, azaz 30°-nál kisebb szögeknél erős tükörvisszhang keletkezik, és ≥ 30°-nál a visszhang visszaverődik a hangforrásról.
Egy levél összehasonlítása a rajta lévő zsákmánnyal (3А) és gyártás nélkül (3V) kimutatta, hogy a zsákmány jelenléte 30°-nál nagyobb szögben növeli a céltárgy akusztikus méretét. Ebben az esetben a zsákmány levélre gyakorolt echo-akusztikus hatása a legjobban a zsákmány által kiváltott TS ábrázolásakor látható, pl. különbségek a TS-ben zsákmányos és zsákmány nélküli levél között (3S).
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a céltárgy akusztikus méretének növekedése ≥ 30°-os szögeknél csak magas frekvenciák esetén figyelhető meg, alacsony frekvenciákon egyáltalán nincs járulékos hatás.
A fenti számítások lehetővé tették a támadási szögek elméleti tartományának meghatározását a tükörvisszaverődés elméletének megvalósítása esetén - 42°...78°. Ebben a tartományban az akusztikus célméret azonos 6-ról 10 dB-re való növekedését figyelték meg magasabb frekvenciákon (>87 kHz), ami összhangban van a M. microtis denevérek akusztikus adataival.
Ez a vadászati módszer (úgymond szögben) lehetővé teszi a ragadozó számára, hogy nagyon gyorsan megállapítsa a zsákmány jelenlétét/hiányát a levélen: gyenge és alacsony frekvenciájú visszhang - a levél üres, erős és széles sávú visszhang - van ízletes csemege a levélen.
Ha figyelembe vesszük az akusztikus árnyék elméletét, akkor a támadási szögnek 30-nál kisebbnek kell lennie. Ebben az esetben a számítások szerint a levél és a zsákmány visszhangjelei közötti interferencia maximális, ami a TS csökkenéséhez vezet. a levél zsákmány nélküli visszhangjára, azaz. ez akusztikus árnyékolást eredményez.
A számításokkal végeztünk, térjünk át a megfigyelésekre.
A megfigyelések során a denevérek étrendjéből származó, mesterséges levélen elhelyezkedő különféle rovarokat használtak zsákmányul. Két nagy sebességű kamera és egy ultrahangos mikrofon segítségével rögzítették a denevérek viselkedését a zsákmányhoz közeledve. Az így készült felvételekből a zsákmányra közeledő és rászálló denevérek 33 repülési útvonalát rekonstruálták.
A denevér megtámadja zsákmányát.
A repülési pályák a denevérek orrlyukainak helyzetén alapultak minden egyes képkocka alatt, amikor jelüket továbbították.
Ahogy az várható volt, a megfigyelések azt mutatták, hogy a denevérek ferdén közeledtek a zsákmányhoz.
4. kép
A képen 4А XNUMXD-s térképet mutat a préda támadási pályáiról. Azt is megállapították, hogy a támadási szögek eloszlása magasabb frekvenciák esetén követi az akusztikus méretgörbéket (4V).
Minden alany 30°-nál kisebb szögben támadta a célpontot, és egyértelműen elkerülte a frontális irányokat. A kísérletek során megfigyelt összes támadási szög 79,9%-a az előre jelzett optimális 42°...78° tartományban volt. Hogy még pontosabbak legyünk, az összes szög 44,5%-a a 60°...72° tartományban volt.
Prédatámadás szögben és a kibocsátott akusztikus jel spektrogramjai.
Egy másik megfigyelés az a tény, hogy a denevérek soha nem támadták meg zsákmányukat felülről, ahogy azt más kutatók javasolták.
A tanulmány árnyalatainak részletesebb áttekintéséhez javaslom, hogy tekintsenek át и neki.
Epilógus
Az echolokáció mint fő, és néha egyetlen vadászati eszköz használata már nagyon egyedi és elképesztő jelenség. Az denevérek azonban soha nem szűnnek meg ámulatba ejteni, és sokkal összetettebb támadási taktikát mutatnak be, mint azt korábban gondolták. A nem rejtőzködő zsákmány megtalálása és megfogása nem nehéz, de az akusztikus háttérzajban elbújni próbáló rovar megtalálása és befogása más megközelítést igényel. A denevéreknél ezt a megközelítést akusztikus árnyéknak és akusztikus tükörnek nevezik. Egy bizonyos szögben megközelítve a levelet, a denevér azonnal meghatározza a valószínű zsákmány jelenlétét vagy hiányát. És ha van, akkor a vacsora garantált.
Ez a tanulmány szerzői szerint új felfedezésekhez vezetheti a tudományos közösséget az akusztika és a visszhang-helyszín területén, úgy általában, mint az állatvilágban. Mindenesetre soha nem volt rossz, ha valami újat tanulsz a téged körülvevő világról és a benne élő lényekről.
péntek off-top:
A túléléshez néha nem elég kiváló vadásznak lenni. Amikor hihetetlen hideg van körös-körül, és egyáltalán nincs kaja, akkor már csak aludni kell.
Off-top 2.0:
Vannak, akik a sebességet használják, mások az erőt, és vannak, akiknek csak olyan csendesnek kell lenniük, mint egy árnyék.
Köszönöm, hogy megnézted, maradj kíváncsi és szép hétvégét mindenkinek! 🙂
Köszönjük, hogy velünk tartott. Tetszenek cikkeink? További érdekes tartalmakat szeretne látni? Támogass minket rendeléssel vagy ajánlj ismerőseidnek, 30% kedvezmény a Habr felhasználóknak a belépő szintű szerverek egyedülálló analógjára, amelyet mi találtunk ki Önnek: (RAID1 és RAID10, akár 24 maggal és akár 40 GB DDR4-gyel is elérhető).
Dell R730xd kétszer olcsóbb? Csak itt Hollandiában! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollártól! Olvasni valamiről
Forrás: will.com