わかりました：コウモリの獲物迷彩を回避する戦術

野生動物の世界では、文字通りにも比喩的にも、ハンターと獲物は常に追いつきをしています。 ハンターが進化やその他の方法で新しいスキルを開発すると、獲物はそれらに適応して食べられなくなります。 これは、賭け金が常に増加する終わりのないポーカー ゲームであり、勝者は最も貴重な賞品である生命を受け取ります。 最近、私たちはすでに検討しています コウモリに対する蛾の防御機構、これは超音波干渉の生成に基づいています。 翼のあるエコーロケーターにとって珍味である昆虫の中で、超音波信号をマスキングすることは重要なスキルです。 しかし、コウモリは空腹のままでいたくないので、カモフラージュにもかかわらず獲物を見ることができるスキルを武器に持っています。 コウモリは正確にどのようにしてサウロンのコスプレをするのでしょうか、彼らの狩猟戦術はどれほど効果的ですか、そして植物の葉はこれにどのように役立ちますか？ このことは研究グループの報告書から分かります。 行く。

研究根拠

コウモリは常に人々に好奇心や尊敬の念から、あからさまな恐怖や嫌悪感まで、さまざまな感情を引き起こしてきました。 これは非常に理解できます。なぜなら、これらの生き物は、狩りの際に実質的に聴覚のみを使用する優れたハンターである一方で、髪に入り込んですべての人を噛もうとする不気味な夜の生き物だからです（これらの生き物）もちろん、人間の恐怖によって生み出された神話です）。 大衆文化の中でドラキュラやチュパカブラと関連付けられている動物を愛するのは難しいです。

やあ、全然怖くないよ。

しかし、科学者は公平な人々であり、あなたがどのように見えるか、何を食べるかなど気にしません。 あなたがふわふわのウサギであろうとコウモリであろうと、彼らは喜んであなたに対していくつかの実験を行い、さらにあなたの脳を解剖して絵を完成させます。 さて、ブラックユーモア（一片の真実を含む）は脇に置いて、本題に近づいてみましょう。

すでにご存知のとおり、コウモリの狩猟における主なツールは聴覚です。 ネズミは、競争相手や危険が少なく、獲物が多いため、夜間に活動します。 コウモリは超音波を発することにより、獲物を含む周囲の物体から反射したすべての反射信号を受信します。

もちろん、マスキング超音波ノイズを発するのはクールですが、コウモリのディナーのポジションへの応募者全員がそのような才能を持っているわけではありません。 しかし、平凡な昆虫でも自分の位置を隠すことができます。 これを行うには、環境と融合する必要がありますが、ここでは音について話しているため、同名の映画のプレデターのようにはなりません。 夜の森はさまざまな音源からの音で満ちており、その中には暗騒音も含まれます。 たとえば、昆虫が葉の上で動かずに座っている場合、この周囲の騒音に紛れて朝まで生き残る可能性が高くなります。

このことを考えると、多くの科学者はコウモリにとってそのような獲物は単純に入手不可能であると信じていましたが、これは完全に真実ではありません。 一部の種のコウモリは依然として「目に見えない」昆虫の謎を解き、捕まえることに成功しました。 疑問は残ります - どのようにして? この疑問に答えるために、スミソニアン熱帯研究所の科学者たちは、葉の上に静かに座っている（つまり隠れている）昆虫からのエコーの変動を記録する生体模倣センサーを使用しました。 次に科学者らは、迷彩を回避するのに役立つ理想的な攻撃経路、つまりコウモリの飛行軌道と獲物を捕らえる角度を計算した。 次に、カモフラージュした獲物を攻撃するコウモリを観察することで、計算と理論を実際にテストしました。 虫たちがのびのびと座っていた葉が、虫を捕まえる道具として使われていたのは不思議だ。

彼女は美人ではないですか？

この研究の対象は、バロコロラド島（パナマ）の自然生息地で捕獲されたミクロニクテリス・ミクロティス（オオミミコウモリ）種の雄4頭でした。 実験では、島の森に設置された特別なケージ（1.40 × 1.00 × 0.80 m）が使用されました。 科学者たちは、この檻に入れられた個体の飛行に関するデータを記録しました。 捕獲後の次の夜から、実際の実験が始まりました。 1 人は檻の中に入れられ、「偽装された獲物」を見つけて捕まえなければなりませんでした。 動物に対する空間記憶とストレスの影響を最小限に抑えるために、16 匹の個体に対して 2 時間以内の実験を実施しました (各 8 時間ずつ XNUMX 晩)。 実験後、すべてのコウモリを捕まえた同じ場所に放した。

研究者は、コウモリがどのようにカモフラージュされた獲物を狩るかを説明するために、音響影理論と音響ミラー理論という XNUMX つの主な理論を持っています。

「音響影」効果は、シートの表面上の物体がエコー エネルギーを散逸させ、それによってシート表面からのエコーの強度が低下するときに発生します。 物体の音響影を最大化するには、コウモリは正面から背景表面に垂直な方向に直接近づく必要があります（1A).

画像 #1

音響鏡の場合、森林コウモリはトロール網の親戚のように行動し、貯水池の表面から獲物を捕まえます。 水面に対して低角度で放射されたエコーロケーション信号は、狩猟用コウモリから反射されます。 しかし、獲物の可能性のあるものからのエコーはコウモリに反射して戻ってきます（1B).

研究者らは、葉が水面のように機能しているのではないかと示唆しました。 信号反射板として機能します (1S）。 ただし、ミラーの効果を最大限に発揮するには、ある程度の迎え角が必要です。

音響シャドウイングの理論によれば、コウモリは獲物を正面方向から、いわば正面から攻撃する必要があります。この場合、シャドウイングが最も強くなるからです。 音響ミラーを使用する場合、攻撃は最大角度で発生する必要があります。 どの迎え角が最適であるかを確立するために、科学者はシートに対してさまざまな角度で音響測定を実行しました。

計算と理論のテストが完了した後、生きたコウモリを使用して行動テストが実行され、観察結果が理論モデリングの結果と比較されました。

計算と観測の結果

画像 #2

まず、異なる迎え角でのすべてのエコーを 541 つの画像に結合することによって、獲物がある場合とない場合の葉の音響モデル (ドーム) が作成されました。 その結果、シート周囲の9つの半円軌道上でXNUMX個の位置が得られました(2А).

計算した各ポイントについて パワースペクトル密度* и 音響サイズ* (TS - ターゲット強度) 発信コウモリ信号の高調波成分にほぼ対応する 5 つの異なる周波数範囲のターゲット (つまり、エコー強度)2V).

パワースペクトル密度* — 周波数に応じた信号電力分布関数。

音響サイズ* （または目標音響強度）は、応答音響信号に関する物体の面積の尺度です。

画像上 2S 導出された迎角の結果が示されています。これは、抽出の中心におけるシートの表面に対する法線と信号源の位置、つまり XNUMX つの位置の間の角度です。 コウモリ。

画像 #3

観察によると、すべての周波数範囲で両方のタイプのシート（生産ありと生産なし）が、角度 < 30° で最大の音響サイズを示しています（グラフの中央部分） 3A и 3B)、角度 ≥ 30° では音響サイズが小さくなります (上のグラフの外側の部分) 3A и 3B).

Изображение 3А これは、シートが実際に音響ミラーとして機能することを確認します。つまり、角度 < 30° では強い鏡面エコーが生成され、角度 ≥ 30° ではエコーが音源から反射されます。

葉と戦利品の比較 (3А) および生産なし (3V) 獲物の存在により、角度 30°以上でターゲットの音響サイズが増加することが示されました。 この場合、葉に対する獲物の音響音響効果は、獲物によっ​​て誘発される TS をプロットするときに最もよくわかります。 獲物のある葉といない葉のTSの違い（3S).

また、30°以上の角度でターゲットの音響サイズの増加が観察されるのは高周波の場合のみであり、低周波では追加の影響はまったくないことにも注目してください。

上記の計算により、鏡面反射の理論を実装する場合の迎え角の理論的範囲 - 42°...78° を決定することができました。 この範囲では、より高い周波数 (>6 kHz) でも音響ターゲット サイズの 10 から 87 dB への同様の増加が観察され、これは M. microtis コウモリの音響データと一致しています。

この狩猟方法（いわば斜め）により、捕食者は葉の上の獲物の有無を非常に迅速に判断できます。弱い低周波のエコー - 葉は空です、強力で広帯域のエコー - 葉があります。葉の上のおいしいおやつ。

音響影の理論を考慮すると、迎え角は 30 度未満である必要があります。この場合、計算によると、葉と獲物のエコー信号間の干渉が最大となり、比較した TS の減少につながります。獲物のない葉の響きに、つまりこれにより、音響シャドーイングが発生します。

計算は終わりましたので、観察に移りましょう。

観察中、人工の葉の上にいたコウモリの餌であるさまざまな昆虫が獲物として使用されました。 33台の高速度カメラと超音波マイクを使い、獲物に近づくコウモリの行動を記録した。 得られた記録から、獲物に接近して着地するコウモリの XNUMX の飛行経路が再構築されました。

コウモリは獲物を攻撃します。

飛行軌跡は、コウモリが信号を送信するときの各フレーム中のコウモリの鼻孔の位置に基づいていました。

予想通り、観察の結果、コウモリは獲物に斜めに近づいていることが分かりました。

画像 #4

画像上 4А 獲物の攻撃軌跡の XNUMXD マップを示します。 また、迎え角の分布は、より高い周波数の音響サイズ曲線に従うこともわかりました (4V).

すべての被験者は 30° 未満の角度でターゲットを攻撃し、明らかにそれ以上の正面方向を避けました。 実験中に観察されたすべての迎え角のうち、79,9% が予測された最適範囲の 42°～78° 内にありました。 さらに正確に言うと、すべての角度の 44,5% が 60° ～ 72° の範囲にありました。

獲物が斜めに攻撃し、放出される音響信号のスペクトログラム。

もう一つの観察は、他の研究者が示唆していたように、コウモリが決して上から獲物を攻撃しなかったという事実である。

研究のニュアンスをさらに詳しく知りたい場合は、以下を参照することをお勧めします。 科学者の報告 и 追加資料 彼に。

フィナーレ

エコーロケーションを主要な、時には唯一の狩猟ツールとして使用することは、すでに非常にユニークで驚くべき現象です。 しかし、コウモリは驚くことをやめず、これまで考えられていたよりもはるかに複雑な攻撃戦術を示します。 隠れていない獲物を見つけて捕まえるのは難しくありませんが、周囲の音響雑音の中に隠れようとする昆虫を見つけて捕まえるには、別のアプローチが必要です。 コウモリでは、このアプローチは音響シャドウおよび音響ミラーと呼ばれます。 コウモリは葉に一定の角度で近づくことで、獲物の有無を瞬時に判断します。 そして、それがあれば、夕食は保証されています。

著者らによれば、この研究は科学界を一般および動物界の音響とエコー位置の両方で新たな発見に導く可能性があるという。 いずれにせよ、自分を取り巻く世界とそこに住む生き物について何か新しいことを学ぶことは決して悪いことではありません。

金曜日のオフトップ:

生き残るためには、優れたハンターであるだけでは不十分な場合があります。 周囲が信じられないほど寒く、食べ物がまったくないとき、残された唯一のものは寝ることです。

オフトップ 2.0:

スピードを使う人もいれば、強さを使う人もいますが、影のように静かにしていればいい人もいます。

ご視聴いただきありがとうございます。好奇心を持ち続けて、皆さん素晴らしい週末をお過ごしください。 🙂

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出所： habr.com