音の転換：夜行性の蛾がコウモリから身を守るために超音波クリック音を生成するメカニズム

大きな牙、強い顎、スピード、驚異的な視力などは、あらゆる品種や縞模様の捕食者が狩猟の過程で使用する機能です。 今度は、獲物も、足（翼、ひづめ、足ひれなど）を折りたたんで座ることを嫌い、捕食者の消化器系との望ましくない密接な接触を避けるために、ますます新しい方法を考え出します。 カモフラージュの達人になる者もいれば、自分自身に毒を塗る者もいるし、犯罪者の顔に内臓を投げ込む者もいる（こんにちは、ナマコ）。 しかし、その防御機構が私たちに見えない、あるいは聞こえない人もいます。 蛾はコウモリの好物です。 何百万年もの間、二人とも超音波技術を磨いてきました。 ネズミは獲物を見つけるためにそれを使い、蛾は捕食者を見つけるためにそれを使います。 しかし、蛾にとって「事前警告は事前武装」だけでは十分ではないため、コウモリの超音波「視覚」を妨害する「電波干渉」を生み出す能力を発達させた。 100%聴覚障害がある彼らはどのようにしてこれを行うのでしょうか?また、それが死を回避するのにどれほど効果的でしょうか? 研究会の報告書から答えを探っていきます。 行く。

研究根拠

夜間に狩猟を行う場合は、非常に優れた視力、鋭い嗅覚、または優れた聴力が必要です。 ある意味、コウモリは後者を選んだのだ。 エコーロケーションの使用はコウモリにとって非常に有益です。 まず、夜間の狩猟により、潜在的な危険や食料を探す競争の数が制限されます。 次に、夜は虫がたくさんいるので、18時以降に食事をする可能性が非常に高くなります。

コウモリは、種類に応じて異なる周波数範囲の超音波を生成します。 さらに、同じ種であっても、周波数は時間の経過とともに変化します。最初は 130 ～ 150 kHz、次に 30 ～ 40 kHz になります。

コウモリは狩猟中に超音波を「放射」し、獲物を含む周囲の物体に「衝突」します。 反射波はコウモリによって捕捉され、障害物の間を移動したり、獲物に攻撃を正確に集中させることができます。

進化が才能を分配したとき、蛾も傍観しませんでした。 コウモリは、超音波ノイズや誤った信号を発して、コウモリが食べられないと思い込ませることができます。 蛾の一部の種は穿孔を使用します。 この珍しい用語は非常に簡単に説明できます。夏にコオロギがどのように「歌う」かを覚えていますか? これが圧痛です。 この才能のもう一人の明るい、またはむしろ朗々としたマスターはセミです。

蛾の別の音源は、打楽器「カスタネット」、つまり生殖器の構造が改変されたものである可能性があります（はい、科学者は音を生み出す生殖器をカスタネットと呼んでいました。科学者には創造性がないと思いましたか？）。

しかし、ほとんどの種類の蛾は、ティンバル (シンバルと混同しないでください) を使用します。これは、体の表面に特別なクチクラが形成され、その下に空気の「クッション」があります。

本日レビューされた研究で、科学者たちはイポノメウタという蛾の属に注目した。この属では、ほとんどの種（そして約1種が存在する）がその武器庫に異常な構造、つまりCuXNUMXb葉脈の間に鱗片のない翅の半透明の領域を持っている。
そしてCu2。 科学者らは、この領域に多数の尾根が隣接していることを発見しました。これは、この領域が穿刺による音の生成に関与していることを示している可能性があります (おそらく)。

左側の画像 (A) では半透明の地層の領域が白で囲まれており、右側の画像 (B) では同じ領域の SEM 画像です。

科学者たちは、この半透明の領域は音を発するのかどうか、音を発する場合はどのような音響特性があるのか​​、蛾がその音を生活の中でどのように利用するのかなど、多くの疑問に答えるという課題を自らに課している。

上記の質問に対する答えを見つけるのに役立つはずの主な被験者は、Y. evonymella と Y. cagnagella という XNUMX 種の蛾の個体でした。

10 個の違いを見つけてください: Y. evonymella (左) と Y. cagnagella (右)。

被験者はまだ幼虫の段階にある野生から採取されました。 得られた蛹は、297 x 159 x 102 mmの特別な容器に入れて21℃の温度で保管しました。

観測結果

科学者らは被験者の自由飛行と固定飛行を記録した。Y.エボニメラは自由飛行15回、固定飛行2回。 Y. cagnagella の 9 回の飛行が記録されました。 飛行中、蛾は羽ばたきのたびに同一の超音波クリック音を発しました（下のグラフ）。

蛾の XNUMX 回の羽ばたき中の超音波クリック音のスペクトログラム。

上のスペクトログラムは、複数色の領域を示しています。 XNUMX つ目 (赤) は、Arctiinae 亜科の蛾がコウモリに対して発する音の周波数範囲です。 そして XNUMX 番目 (青) は、Eptesicus fuscus 種のコウモリの聴覚範囲です。

スイング中に合計 1 つの超音波パルスが記録されました。12.6 つはスイングの開始時、もう 1.7 つはスイングの終了時です。 クリックの頻度が高かったのは、最初のインパルス中です。 観察から判断すると、パルスごとのクリック数は半透明領域のストライプの数と一致します。 Y. evonymella では、11 超音波パルスあたりのクリック数の平均値は XNUMX ± XNUMX で、半透明領域には XNUMX 本の縞があります (羽の SEM 画像上の番号に注目してください)。

次に、科学者らは260匹のY.エボニメラ個体から鼓膜（800×12μmの面積）を除去し、除去前後の飛行中の音を記録した。 100 ミリ秒あたりのクリック数もカウントされました。これは、翼のビート約 3 回に相当します。

1 人は除去後にクリック音を発生しませんでしたが、XNUMX 人は XNUMX 回のクリック音のみを発生し、XNUMX 人はクリック音を発生しましたが、数は少なく、振幅も低かったです。 結局のところ、これら XNUMX つでは、鼓膜領域 (半透明領域) が完全に除去されていないため、さらなる分析から除外されました。

科学者らは実験的に、両方の試験種の蛾が音を発することを確認した。 今回、彼らは聴力検査を行うことにした（Y. evonymella 種 20 匹と Y. cagnagella 種 4 匹）。

被験者が実験室で自由に飛び回っている間、科学者たちは超音波を再生しました。 これに反応した人は一人もいませんでした。 実験は繰り返されましたが、個体を種ごとに別々の容器に分け、そこで休ませました。 そして再び、誰も動かなかった。

同時に、10 匹の Y. エボニメラを XNUMX つの飛行室に入れることにより、科学者たちは被験者の互いの反応を観察しました。 そして、それは前のテストと同じで、何もありませんでした。

圧痛についてはどうですか？ 科学者らは、試験対象の蛾が音を発するために体のどこかの部分に摩擦の兆候を示しているかどうかを調べた。 そして結局のところ、何もありません。 下のビデオで、制御飛行中の蛾の羽の動きに注目してください。

このビデオでは、羽ばたき中に翼とその部分の位置にどのような変化が起こるかを確認できます。

研究対象の半透明の領域では、スイング中のどの時点でも蛾の体の他の部分に摩擦は観察されませんでした。 でもなぜかクリック音は出ます。 そしてこれは、羽ばたきの上下段階で後羽を軸に沿って基部から先端まで回転させることによって起こります。

この過程を詳しく調べたところ、翼弁の始まりでの回外（手足の回転運動）の際、翼の肛門部と頬骨部が鎖骨溝に沿って前部に対して折り畳まれていることがわかった。

蛾の飛行、側面図。

このプロセスは翼の先端から根元まで行われるため、半透明の領域も関与します。 この間、超音波クリック音が発生します。

上の表は、すべての被験者（90 匹の Y. evonymella と 14 匹の Y. cagnagella）について横方向（9°）に記録された XNUMX 回のクリックの分析結果を示しています。 スペクトルパラメータ、クリックの継続時間および振幅が確立されました。

さらに、水平方向（5°、8°、0°、45°）のクリック（90名各180回）の分析を実施しました。

0 人の Y. evonymella 被験者の平均騒音レベルを 45 方向から記録しました: 90° - 蛾の前のマイク、180° - 正面、XNUMX° - 側面、XNUMX° - 背面。

有意差はありませんでした: 0° と 45°、Z = 0,3、p = 1,0。 0°および180°、Z = -2,3、p = 0,13; 45° および 180°、Z = -2,4、p = 0,11。

科学者らはまた、コウモリの位置に応じて、蛾の鳴き声がどのくらいの距離で聞こえるかを計算した。 結果は次のとおりです: 6.0°で 0.4 ± 0 m、6.5°で 0.4 ± 45 m、7.9°で 0.7 ± 90 m、5.6°で 0.4 ± 180 m。 これらの指標は上のチャートに表示されています (В).

そしてここのグラフでは А 反射音の振幅が 35 ～ 43 kHz の範囲の周波数で -20 ～ -160 dB の範囲で変化することがわかります。

ここでは蛾の鳴き声を録音した音声を聞くことができます。

研究の詳細については、以下を参照することを強くお勧めします。 科学者の報告.

フィナーレ

研究対象のガの例が示すように、進化は無原則で、無慈悲で、奇妙で、皮肉でさえある場合があります。 これらの生き物は完全に耳が聞こえませんが、「声」がないわけではありません。 蛾は羽ばたくときに羽の半透明の部分を使って超音波のクリック音を発し、蛾を食べようとするコウモリを混乱させます。

このような異常な適応は事実ですが、それがどのように形成されたのか、そのような機構を開発するために蛾がどのような進化的変化を経たのか、そしてすべてがどこから始まったのかについて、さらに多くの議論が生じるでしょう。

世界には、私たちが知らなかった才能で驚かせてやまない素晴らしい生き物がたくさんいるということを、私たちは再び確認しました。

そしてもちろん、余談の金曜日:

ここでは、モテ恐怖症（蛾の恐怖）に悩む人は皆、恐怖で心臓が止まってしまうのではないでしょうか。

読んでいただきありがとうございます。好奇心を持ち続けて、素晴らしい週末をお過ごしください。

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出所： habr.com