חבלה בקול: מנגנון ליצירת נקישות קוליות בעש כהגנה מפני עטלפים

ניבים גדולים, לסתות חזקות, מהירות, ראייה מדהימה ועוד הרבה יותר הם מאפיינים שטורפים מכל הגזעים והפסים משתמשים בהם בתהליך הציד. הטרף, בתורו, גם לא רוצה לשבת עם כפותיו מקופלות (כנפיים, פרסות, סנפירים ועוד) ומגיע עם עוד ועוד דרכים חדשות להימנע ממגע קרוב לא רצוי עם מערכת העיכול של הטורף. חלקם הופכים לאומני הסוואה, חלקם נמרחים ברעל, וחלקם זורקים את הקרביים בפני העבריין (שלום מלפפונים ים). אבל יש גם כאלה שמנגנון ההגנה שלהם לא נראה לנו או אפילו נשמע לנו. עש הוא מאכל אהוב על עטלפים. במשך מיליוני שנים רבות, שניהם ליטשו את כישורי האולטרסאונד שלהם. עכברים משתמשים בו כדי למצוא טרף, ועשים משתמשים בו כדי לזהות טורפים. אבל "הוזהר מראש הוא זרוע" לא מספיק לעשים, ולכן הם פיתחו את היכולת ליצור "הפרעות רדיו" המשבשות את "הראייה" האולטראסונית של עטלפים. איך הם עושים זאת, בהתחשב ב-100% החירשות שלהם, ועד כמה זה יעיל לעזור להם להימנע ממוות? נחפש תשובות בדוח של קבוצת המחקר. ללכת.

בסיס מחקר

כשאתה צד בלילה, אתה צריך להיות בעל ראייה טובה מאוד, חוש ריח חד או שמיעה מצוינת. העטלפים בחרו באחרון, במובן מסוים. השימוש בהד מועיל מאוד לעטלפים. ראשית, ציד בלילה מגביל את מספר הסכנות הפוטנציאליות והתחרות בחיפוש אחר מזון. שנית, יש הרבה חרקים בלילה, מה שאומר שהסיכוי לאכול אחרי 18:00 הרבה יותר גבוה.

עטלפים מייצרים אולטרסאונד בטווחי תדרים שונים בהתאם למין. יתרה מכך, אפילו במין אחד, התדר משתנה עם הזמן: בהתחלה 130-150 קילו-הרץ, ולאחר מכן 30-40 קילו-הרץ.

בזמן ציד, עטלפים "פולטים" גלים קוליים ש"מתרסקים" לתוך עצמים סביבם, כולל טרף אפשרי. הגלים המוחזרים נתפסים על ידי העטלף והוא יכול לתמרן בין מכשולים או למקד במדויק את התקפתו בטרפו.

כשהאבולוציה חילקה כשרונות, גם העשים לא עמדו מנגד. הם מסוגלים להפיק רעש קולי או אותות שווא שמשכנעים את העטלף שהם בלתי אכילים. מינים מסוימים של עש משתמשים בסטרידולציה. קל מאוד להסביר את המונח יוצא הדופן הזה: זוכרים איך צרצרים "שרים" בקיץ? זו סטריליציה. עוד מאסטר מבריק, או ליתר דיוק קולי, של הכישרון הזה הם ציקדות.

מקור חלופי לצלילים בעש עשוי להיות "קסטנות" כלי הקשה - מבני איבר מין מתוקנים (כן, מדענים קראו לאיברי המין שמייצרים קסטנטות קול; חשבתם שאנשי מדע הם חסרי יצירתיות?).

עם זאת, רוב מיני העשים משתמשים במצלתיים (לא להתבלבל עם מצלתיים) - תצורות קוטיקולריות מיוחדות על פני הגוף עם "כרית" אוויר מתחת.

במחקר שנסקר היום, מדענים שמו לב לסוג העש Yponomeuta, שבו לרוב המינים (ויש כמאה כאלה) יש היווצרות יוצאת דופן בארסנל שלהם - אזור שקוף בכנפיים ללא קשקשים בין ורידי Cu1b
ו- Cu2. מדענים מצאו שמספר רכסים צמודים לאזור זה, מה שעשוי להצביע על כך שאזור זה מעורב בהפקת קול באמצעות סטרידולציה (ייתכן).

בתמונה משמאל (A) אזור התצורה השקוף מתואר בלבן, ובתמונה מימין (B) תמונות SEM של אותו אזור.

מדענים הציבו לעצמם את המשימה לענות על מספר שאלות: האם אזור שקוף זה מייצר קול או לא, מהן התכונות האקוסטיות שלו (אם כן), וכיצד הצלילים הללו משמשים את העש בחייו.

הנבדקים העיקריים, שהיו אמורים לסייע במציאת תשובות לשאלות הנ"ל, היו פרטים משני מיני עש - Y. evonymella ו-Y. cagnagela.

מצא 10 הבדלים: Y. evonymella (משמאל) ו-Y. cagnagella (מימין).

הנבדקים נלקחו מהטבע בעודם בשלב הזחל. הגלמים שהתקבלו נשמרו במיכלים מיוחדים בגודל 297 x 159 x 102 מ"מ בטמפרטורה של 21 מעלות צלזיוס.

תוצאות תצפית

המדענים רשמו טיסות חופשיות וקבועות של הנבדקים: 15 טיסות חופשיות ו-2 טיסות קבועות של Y. evonymella; 9 טיסות מוקלטות של Y. cagnagela. במהלך מעוף, העשים הפיקו לחיצות אולטרסאונד זהות במהלך כל פעימת כנפיים (גרפים למטה).

ספקטרוגרמה של לחיצות קוליות במהלך פעימת כנפיים אחת של עש.

הספקטרוגרם שלמעלה מציג אזורים מרובי צבעים. הראשון (אדום) הוא טווח התדרים של צלילים המופקים על ידי עש מתת-משפחת Arctiinae נגד עטלפים. והשני (כחול) הוא טווח השמיעה של עטלפים מהמין Eptesicus fuscus.

בסך הכל נרשמו שני פולסים על-קוליים במהלך הנדנדה: האחד בתחילת הנדנדה והשני בסוף הנדנדה. במהלך הדחף הראשון תדירות ההקלקות הייתה גדולה יותר. מספר ההקלקות לפולס, אם לשפוט לפי תצפיות, עולה בקנה אחד עם מספר הפסים באזור השקוף. ב-Y. evonymella, הערך הממוצע של קליקים לכל פולס קולי אחד הוא 1 ± 12.6, ויש 1.7 פסים באזור השקוף (שים לב למספור בתמונת SEM של הכנף).

לאחר מכן, המדענים הסירו את הטימבלים (שטח של 260 x 800 מיקרומטר) מ-12 יחידי Y. evonymella והקליטו צלילים במהלך הטיסה שלהם לפני ואחרי ההסרה. מספר ההקלקות לכל תקופה של 100 אלפיות השנייה נספר גם הוא, שהוא שווה ערך לכ-3 פעימות כנף.

שבעה אנשים לא יצרו קליקים לאחר ההסרה, שמונה יצרו קליק אחד בלבד, וארבעה יצרו קליקים, אך במספרים פחותים ועם משרעת נמוכה יותר. כפי שהתברר, בארבעה אלה, אזורי הטימבל (אזורים שקופים) לא הוסרו לחלוטין, ולכן הם לא נכללו בניתוח נוסף.

בניסוי, מדענים אישרו כי עש משני המינים הנבדקים מפיקים צלילים. כעת החליטו לבדוק אותם לשמיעה (20 פרטים מהמין Y. evonymella ו-4 פרטים של Y. cagnagella).

מדענים שיחקו אולטרסאונד בזמן שהנבדקים עפו בחופשיות בחדר הבדיקה. אף אדם לא הגיב על כך. הניסוי חזר על עצמו, אך חילקו את הפרטים לפי מינים למיכלים נפרדים, שם הם היו במנוחה. ושוב, אף אחד אפילו לא זז.

במקביל, על ידי הצבת 10 פרטים של Y. evonymella בתא טיסה אחד, מדענים ראו את תגובת הנבדקים זה לזה. וזה היה כמו במבחנים קודמים, כלומר, אף אחד.

מה לגבי סטרידולציה? המדענים בדקו אם עש הבדיקה הראו סימני חיכוך של חלקים כלשהם בגוף כדי להפיק קולות. וכפי שהתברר, אין כאלה. שימו לב לתנועת כנפי העש במהלך טיסה מבוקרת בסרטון למטה.

בסרטון זה נוכל לראות אילו שינויים מתרחשים במיקום הכנפיים וחלקיהן בזמן הנפנוף.

עם האזור השקוף שנבדק, לא נצפה חיכוך על חלקים אחרים בגוף העש בשום שלב במהלך התנופה. אבל הקליקים מופיעים איכשהו. וזה קורה על ידי סיבוב הכנף האחורית לאורך הציר שלה מהבסיס לקצה במהלך השלב העליון והתחתון של נפנוף הכנף.

בדיקה מפורטת של תהליך זה הראתה שבמהלך סופינציה (תנועה סיבובית של הגפה) בתחילת הדש, החלקים האנאליים והצודקים של הכנף מתקפלים כלפי מטה ביחס לחלקה הקדמי לאורך החריץ של הכנף.

מעוף עש, מבט מהצד.

תהליך זה מתרחש מקצה הכנף ועד לבסיס הכנף, כך שגם האזור השקוף מעורב. במהלך זה מתרחשות לחיצות על קוליות.

הטבלה לעיל מציגה את תוצאות הניתוח של עשרה קליקים שנרשמו בכיוון הרוחבי (90°) עבור כל הנבדקים (14 Y. evonymella ו-9 Y. cagnagella). נקבעו פרמטרים ספקטרליים, משך ומשרעת של קליקים.

בנוסף, בוצע ניתוח של קליקים (5 לכל אחד מ-8 אנשים) בכיוון אופקי (0°, 45°, 90° ו-180°).

רמת קול ממוצעת של שמונה נבדקים מסוג Y. evonymella שהוקלטו מארבעה כיוונים: 0° - מיקרופון לפני העש, 45° - צד קדמי, 90° - צד, 180° - אחורי.

לא היו הבדלים מובהקים: 0° ו-45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0° ו-180°, Z = -2,3, p = 0,13; 45° ו-180°, Z = -2,4, p = 0,11.

מדענים גם חישבו באיזה מרחק ישמעו עטלפים את נקישות העשים בהתאם למיקומם. התוצאות הן כדלקמן: 6.0 ± 0.4 מ' ב-0°, 6.5 ± 0.4 מ' ב-45°, 7.9 ± 0.7 מ' ב-90° ו-5.6 ± 0.4 מ' ב-180°. אינדיקטורים אלה מוצגים בתרשים למעלה (В).

וכאן על הגרף А אנו רואים את משרעת הצליל המוחזר, המשתנה בטווח של -35 ... -43 dB בתדרים בטווח של 20 ... 160 קילו-הרץ.

כאן תוכלו להאזין להקלטת שמע של צלילי העש.

להסתכלות מפורטת יותר על המחקר, אני ממליץ בחום להסתכל על מדענים מדווחים.

אפילוג

האבולוציה יכולה להיות חסרת עקרונות, חסרת רחמים, מוזרה ואפילו אירונית, כפי שמראה הדוגמה של העשים הנחקרים. למרות חירשים לחלוטין, היצורים הללו אינם חסרי "קול". באמצעות אזורים שקופים על כנפיהם במהלך נפנוף, עשים מייצרים לחיצות קוליות המבלבלות עטלפים המשתוקקים לחגוג עליהם.

הסתגלות יוצאת דופן כזו היא עובדה, אבל היא תוליד ויכוחים רבים נוספים על האופן שבו היא נוצרה, אילו שינויים אבולוציוניים עברו העשים כדי לפתח מנגנון כזה, ומאיפה הכל התחיל.

שוב קיבלנו אישור שהעולם מלא ביצורים מדהימים שלא מפסיקים להפתיע עם הכישרונות שלהם שלא היה לנו מושג לגביהם.

וכמובן, ימי שישי מחוץ לתחום:

כאן, לכל מי שסובל ממוטפוביה (פחד עש) כנראה הלב נעצר באימה.

תודה שקראתם, תהיו סקרנים וסוף שבוע נהדר חברים.

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, 30% הנחה למשתמשי Habr על אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ליבות) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps החל מ-$20 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ליבות) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps פנוי עד האביב כאשר משלמים לתקופה של שישה חודשים, ניתן להזמין כאן.

Dell R730xd זול פי 2? רק כאן 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 טלוויזיה החל מ-$249 בהולנד ובארה"ב! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com