ხმის დივერსია: ულტრაბგერითი დაწკაპუნების წარმოქმნის მექანიზმი თითებში, როგორც დაცვა ღამურებისგან

დიდი ღრძილები, ძლიერი ყბები, სიჩქარე, წარმოუდგენელი ხედვა და მრავალი სხვა არის თვისებები, რომლებსაც ყველა ჯიშისა და ზოლის მტაცებლები იყენებენ ნადირობის პროცესში. მსხვერპლს, თავის მხრივ, ასევე არ სურს დაკეცილი თათებით ჯდომა (ფრთები, ჩლიქები, ფლიპერები და ა. ზოგი შენიღბვის ოსტატი ხდება, ზოგი შხამით ასველებს თავს, ზოგი კი დამნაშავეს წიაღს უყრის (გამარჯობა ზღვის კიტრი). მაგრამ არიან ისეთებიც, რომელთა დაცვის მექანიზმი ჩვენთვის არ არის ხილული და არც ისმის. ჯოხები ღამურების საყვარელი საკვებია. მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში, ორივე მათგანი აუმჯობესებდა ულტრაბგერითი უნარებს. თაგვები მას იყენებენ მტაცებლის საპოვნელად, თითები კი მტაცებლების აღმოსაჩენად. მაგრამ „წინასწარ გაფრთხილებული იარაღდება“ არ არის საკმარისი თითებისთვის, ამიტომ მათ განუვითარდათ „რადიო ჩარევის“ უნარი, რომელიც არღვევს ღამურების ულტრაბგერით „ხედვას“. როგორ აკეთებენ ისინი ამას მათი 100% სიყრუის გათვალისწინებით და რამდენად ეფექტურია ეს მათ სიკვდილის თავიდან აცილებაში? პასუხებს კვლევის ჯგუფის ანგარიშში ვეძებთ. წადი.

კვლევის საფუძველი

როდესაც ღამით ნადირობთ, უნდა გქონდეთ კარგი მხედველობა, მკვეთრი ყნოსვა ან შესანიშნავი სმენა. ბარტყებმა აირჩიეს ეს უკანასკნელი, გარკვეული გაგებით. ღამურებისთვის ძალიან სასარგებლოა ექოლოკაციის გამოყენება. პირველი, ღამით ნადირობა ზღუდავს პოტენციურ საფრთხეებს და კონკურენციას საკვების ძიებაში. მეორეც, ღამით ბევრი მწერია, რაც ნიშნავს, რომ 18:00 საათის შემდეგ ჭამის შანსი გაცილებით მეტია.

ღამურები აწარმოებენ ულტრაბგერას სხვადასხვა სიხშირის დიაპაზონში, სახეობიდან გამომდინარე. უფრო მეტიც, ერთ სახეობაშიც კი, სიხშირე იცვლება დროთა განმავლობაში: დასაწყისში 130-150 kHz, შემდეგ კი 30-40 kHz.

ნადირობისას ღამურები „ასხივებენ“ ულტრაბგერით ტალღებს, რომლებიც „ეჯახება“ მათ გარშემო არსებულ ობიექტებს, მათ შორის შესაძლო ნადირს. არეკლილი ტალღები იჭერს ღამურას და მას შეუძლია მანევრირება მოახდინოს დაბრკოლებებს შორის ან ზუსტად ფოკუსირება მოახდინოს შეტევაზე მის მსხვერპლზე.

როდესაც ევოლუცია ავრცელებდა ნიჭს, თითებიც განზე არ დგებოდნენ. მათ შეუძლიათ წარმოქმნან ულტრაბგერითი ხმაური ან ყალბი სიგნალები, რომლებიც არწმუნებენ ღამურას, რომ ისინი უჭამია. თითის ზოგიერთი სახეობა იყენებს სტრიდულაციას. ამ უჩვეულო ტერმინის ახსნა ძალიან მარტივია: გახსოვთ, როგორ „მღერიან“ კრიკეტები ზაფხულში? ეს არის სტრიდულაცია. ამ ნიჭის კიდევ ერთი ნათელი, უფრო სწორად ხმაურიანი ოსტატია ციკადები.

თითებში ბგერების ალტერნატიული წყარო შეიძლება იყოს პერკუსიული „კასტანეტები“ - შეცვლილი სასქესო სტრუქტურები (დიახ, მეცნიერებმა სასქესო ორგანოებს, რომლებიც წარმოქმნიან ხმის კასტანეტებს; ფიქრობთ, რომ მეცნიერები მოკლებულნი არიან შემოქმედებითობას?).

თუმცა, თითების უმეტესობა იყენებს ტიმბალებს (არ უნდა აგვერიოს ციმბალებთან) - სპეციალური კუტიკულური წარმონაქმნები სხეულის ზედაპირზე ჰაერის „ბალიშის“ ქვეშ.

დღეს განხილულ კვლევაში მეცნიერებმა ყურადღება მიაქციეს თითების გვარს Yponomeuta, რომლებშიც სახეობების უმეტესობას (და მათგან ასამდეა) აქვს უჩვეულო წარმონაქმნი თავის არსენალში - ფრთებზე გამჭვირვალე უბანი ქერცლების გარეშე Cu1b ვენებს შორის.
და Cu2. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ამ ტერიტორიის მიმდებარედ არის რამდენიმე ქედი, რაც შეიძლება მიუთითებდეს იმაზე, რომ ეს ტერიტორია ჩართულია ხმის გამომუშავებაში სტრიდულაციის გზით (შესაძლოა).

სურათზე მარცხნივ (A) გამჭვირვალე წარმონაქმნის არე ასახულია თეთრად, ხოლო მარჯვენა სურათზე (B) იმავე უბნის SEM გამოსახულებები.

მეცნიერებმა დაავალეს უპასუხონ რიგ კითხვებს: გამოსცემს თუ არა ეს გამჭვირვალე უბანი ბგერას, როგორია მისი აკუსტიკური თვისებები (თუ აკეთებს) და როგორ იყენებს ამ ხმებს ჩრჩილი თავის ცხოვრებაში.

ძირითადი სუბიექტები, რომლებსაც უნდა დაეხმარათ ზემოაღნიშნულ კითხვებზე პასუხების მოძიებაში, იყვნენ თითის ორი სახეობის ინდივიდები - Y. evonymella და Y. cagnagella.

იპოვეთ 10 განსხვავება: Y. evonymella (მარცხნივ) და Y. cagnagella (მარჯვნივ).

სუბიექტები აღებული იქნა ველურიდან ჯერ კიდევ ლარვის სტადიაზე. მიღებული ლეკვები ინახებოდა სპეციალურ კონტეინერებში 297 x 159 x 102 მმ 21 °C ტემპერატურაზე.

დაკვირვების შედეგები

მეცნიერებმა დააფიქსირეს სუბიექტების უფასო და ფიქსირებული ფრენები: Y. evonymella-ს 15 უფასო და 2 ფიქსირებული ფრენა; Y. cagnagella-ს 9 დაფიქსირებული ფრენა. ფრენის დროს თითები აწარმოებდნენ იდენტურ ულტრაბგერით დაწკაპუნებებს თითოეული ფრთის დარტყმის დროს (გრაფიკები ქვემოთ).

ულტრაბგერითი დაწკაპუნების სპექტროგრამა თიხის ერთი ფრთის დარტყმის დროს.

ზემოთ მოცემული სპექტროგრამა გვიჩვენებს მრავალფეროვან უბნებს. პირველი (წითელი) არის ბგერების სიხშირის დიაპაზონი, რომელიც გამომუშავებულია Arctiinae ქვეოჯახის თითების მიერ ღამურების წინააღმდეგ. ხოლო მეორე (ლურჯი) არის Eptesicus fuscus სახეობის ღამურების სმენის დიაპაზონი.

რხევისას სულ ორი ულტრაბგერითი პულსი დაფიქსირდა: ერთი რხევის დასაწყისში, მეორე კი რხევის ბოლოს. სწორედ პირველი იმპულსის დროს იყო დაწკაპუნების სიხშირე უფრო დიდი. დაწკაპუნების რაოდენობა პულსზე, დაკვირვებით ვიმსჯელებთ, ემთხვევა გამჭვირვალე არეში ზოლების რაოდენობას. Y. evonymella-ში დაწკაპუნების საშუალო მნიშვნელობა 1 ულტრაბგერითი პულსზე არის 12.6 ± 1.7 და არის 11 ზოლი გამჭვირვალე არეში (გაითვალისწინეთ ნუმერაცია ფრთის SEM სურათზე).

შემდეგ, მეცნიერებმა ამოიღეს ტიმბალები (ფართობი 260 x 800 მკმ) 12 Y. evonymella ინდივიდიდან და ჩაწერეს ხმები მათი ფრენის დროს მოცილებამდე და შემდეგ. ასევე დათვლილია დაწკაპუნების რაოდენობა 100 ms პერიოდზე, რაც დაახლოებით 3 ფრთის დარტყმის ტოლია.

შვიდმა ინდივიდმა არ დააწკაპუნა ამოღების შემდეგ, რვამ მხოლოდ 1 დაწკაპუნება და ოთხმა დაწკაპუნება, მაგრამ ნაკლები რაოდენობით და უფრო დაბალი ამპლიტუდით. როგორც გაირკვა, ამ ოთხში ტიმბულის უბნები (გამჭვირვალე უბნები) მთლიანად არ იყო ამოღებული, ამიტომ ისინი გამოირიცხა შემდგომი ანალიზისგან.

ექსპერიმენტულად, მეცნიერებმა დაადასტურეს, რომ ორივე საცდელი სახეობის თითები აწარმოებენ ბგერებს. ახლა მათ გადაწყვიტეს გამოეცადათ ისინი სმენაზე (Y. evonymella სახეობის 20 ინდივიდი და Y. cagnagella-ს 4 ინდივიდი).

მეცნიერები თამაშობდნენ ულტრაბგერით, სანამ სუბიექტები თავისუფლად დაფრინავდნენ სატესტო ოთახში. ამაზე არც ერთი ადამიანი არ რეაგირებდა. ექსპერიმენტი განმეორდა, მაგრამ ინდივიდები სახეობების მიხედვით დაყოფდნენ ცალკეულ კონტეინერებში, სადაც ისინი ისვენებდნენ. ისევ და ისევ, არავინ განძრეულა.

ამავდროულად, Y. evonymella-ს 10 ინდივიდის ერთ საფრენ კამერაში მოთავსებით, მეცნიერებმა დაინახეს სუბიექტების რეაქცია ერთმანეთზე. და ეს იყო იგივე, რაც წინა ტესტებში, ანუ არცერთი.

რაც შეეხება სტრიდულაციას? მეცნიერებმა შეამოწმეს, აჩვენებდნენ თუ არა საცდელ თითებს სხეულის რომელიმე ნაწილის ხახუნის ნიშნები ბგერების წარმოქმნით. და როგორც გაირკვა, არ არსებობს. დააკვირდით თხის ფრთების მოძრაობას კონტროლირებადი ფრენის დროს ქვემოთ მოცემულ ვიდეოში.

ამ ვიდეოში ჩვენ ვხედავთ, რა ცვლილებები ხდება ფრთების და მათი ნაწილების პოზიციაში დარტყმის დროს.

შესწავლილი გამჭვირვალე ფართობით, რხევის დროს თხის სხეულის სხვა ნაწილებზე ხახუნი არ დაფიქსირებულა. მაგრამ დაწკაპუნებები რატომღაც ჩნდება. და ეს ხდება უკანა ფრთის ბრუნვით მისი ღერძის გასწვრივ ძირიდან წვერამდე ფრთის აწევის ზედა და ქვედა ფაზების დროს.

ამ პროცესის დეტალურმა გამოკვლევამ აჩვენა, რომ სუპინაციით (კიდურის ბრუნვითი მოძრაობა) ფლაპის დასაწყისში, ფრთის ანალური და ჯუგალური მონაკვეთები იკეცება მის წინა ნაწილთან შედარებით კლავის ღართან.

მთვარის ფრენა, გვერდითი ხედი.

ეს პროცესი ხდება ფრთის წვერიდან ძირამდე, ამიტომ გამჭვირვალე უბანიც ჩართულია. ამ დროს ხდება ულტრაბგერითი დაწკაპუნება.

ზემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ათი დაწკაპუნების ანალიზის შედეგებს, რომლებიც ჩაწერილია განივი მიმართულებით (90°) ყველა სუბიექტისთვის (14 Y. evonymella და 9 Y. cagnagella). დადგინდა სპექტრული პარამეტრები, დაწკაპუნების ხანგრძლივობა და ამპლიტუდა.

გარდა ამისა, ანალიზი ჩატარდა ჰორიზონტალური ორიენტაციის (5 °, 8 °, 0 ° და 45 °) დაწკაპუნებით (90 თითოეული 180 ინდივიდისთვის).

რვა Y. evonymella სუბიექტის ხმის საშუალო დონე ჩაწერილია ოთხი მიმართულებიდან: 0° - მიკროფონი თიხის წინ, 45° - წინა მხარე, 90° - მხარე, 180° - უკან.

მნიშვნელოვანი განსხვავებები არ ყოფილა: 0° და 45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0° და 180°, Z = -2,3, p = 0,13; 45° და 180°, Z = -2,4, p = 0,11.

მეცნიერებმა ასევე გამოთვალეს რა მანძილიდან გაიგონებენ ღამურები თუთიის დაწკაპუნებას მათი პოზიციიდან გამომდინარე. შედეგები ასეთია: 6.0 ± 0.4 მ 0°-ზე, 6.5 ± 0.4 მ 45°-ზე, 7.9 ± 0.7 მ 90°-ზე და 5.6 ± 0.4 მ 180°-ზე. ეს ინდიკატორები ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ დიაგრამაში (В).

და აი, გრაფიკზე А ჩვენ ვხედავთ არეკლილი ბგერის ამპლიტუდას, რომელიც მერყეობს −35 ... −43 დბ დიაპაზონში 20 ... 160 კჰც დიაპაზონში სიხშირეებზე.

აქ შეგიძლიათ მოუსმინოთ თხის ხმების აუდიოჩანაწერს.

კვლევის უფრო დეტალური სანახავად, გირჩევთ გადახედოთ მეცნიერები იუწყებიან.

ეპილოგი

ევოლუცია შეიძლება იყოს არაპრინციპული, დაუნდობელი, უცნაური და ირონიულიც კი, როგორც ამას შესწავლილი თითების მაგალითი აჩვენებს. მიუხედავად იმისა, რომ სრულიად ყრუ, ეს არსებები არ არიან "ხმის" გარეშე. ფრთებზე გამჭვირვალე უბნების გამოყენებით, თითები აწარმოებენ ულტრაბგერითი დაწკაპუნებებს, რაც აბნევს ღამურებს, რომლებსაც სურთ ქეიფი.

ასეთი უჩვეულო ადაპტაცია ფაქტია, მაგრამ ეს გამოიწვევს კიდევ ბევრ დებატს იმის შესახებ, თუ როგორ ჩამოყალიბდა ის, რა ევოლუციური ცვლილებები განიცადეს თითებმა ასეთი მექანიზმის შესაქმნელად და საიდან დაიწყო ეს ყველაფერი.

ჩვენ კიდევ ერთხელ მივიღეთ დადასტურება, რომ სამყარო სავსეა საოცარი არსებებით, რომლებიც არ წყვეტენ გაოცებას თავიანთი ნიჭით, რაზეც ჩვენ წარმოდგენაც არ გვქონდა.

და, რა თქმა უნდა, ოფტოპიური პარასკევები:

აქ ყველას, ვისაც მოტეფობია (თეთილის შიში) აწუხებს, ალბათ გული საშინელებისგან გაუჩერდა.

გმადლობთ, რომ კითხულობთ, იყავით ცნობისმოყვარეები და კარგი შაბათ-კვირა გქონდეთ ბიჭებო.

გმადლობთ, რომ დარჩით ჩვენთან. მოგწონთ ჩვენი სტატიები? გსურთ ნახოთ უფრო საინტერესო შინაარსი? მხარი დაგვიჭირეთ შეკვეთის განთავსებით ან მეგობრებისთვის რეკომენდაციით, 30% ფასდაკლება Habr-ის მომხმარებლებისთვის საწყისი დონის სერვერების უნიკალურ ანალოგზე, რომელიც ჩვენ მიერ გამოგონილია თქვენთვის: მთელი სიმართლე VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps 20$-დან ან როგორ გავაზიარო სერვერი? (ხელმისაწვდომია RAID1 და RAID10-ით, 24 ბირთვამდე და 40 გბ-მდე DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ბირთვი) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps უფასო გაზაფხულამდე ექვსი თვის ვადით გადახდისას შეგიძლიათ შეუკვეთოთ აქ.

Dell R730xd 2-ჯერ იაფია? Მხოლოდ აქ 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ტელევიზორი $249-დან ნიდერლანდებში და აშშ-ში! Წაიკითხო რაღაცის შესახებ როგორ ავაშენოთ ინფრასტრუქტურის კორპუსი. კლასი Dell R730xd E5-2650 v4 სერვერების გამოყენებით 9000 ევროს ღირებულების პენი?

წყარო: www.habr.com