나는 당신을 본다: 박쥐의 먹이 위장을 우회하는 전술

야생 동물의 세계에서 사냥꾼과 먹이는 말 그대로나 비유적으로나 끊임없이 따라잡기 게임을 하고 있습니다. 사냥꾼이 진화나 다른 방법을 통해 새로운 기술을 개발하자마자, 먹이는 잡아먹히지 않도록 그에 적응합니다. 이것은 지속적으로 베팅이 증가하는 끝없는 포커 게임으로, 승자는 가장 귀중한 상인 생명을 받게 됩니다. 최근에 우리는 이미 고려했습니다. 박쥐에 대한 나방의 방어 메커니즘, 이는 초음파 간섭의 발생을 기반으로 합니다. 날개 달린 반향 측정기에 별미인 곤충 중에서 초음파 신호를 가리는 것은 중요한 기술입니다. 그러나 박쥐는 계속 배고픈 것을 원하지 않기 때문에 무기고에 위장에도 불구하고 먹이를 볼 수 있는 기술을 가지고 있습니다. 박쥐는 사우론으로 정확히 어떻게 코스프레하며, 사냥 전술은 얼마나 효과적인지, 식물 잎은 어떻게 도움이 됩니까? 우리는 연구 그룹의 보고서에서 이에 대해 배웁니다. 가다.

연구기반

박쥐는 항상 사람들에게 호기심과 존경심부터 노골적인 두려움과 혐오감에 이르기까지 다양한 감정을 불러일으켰습니다. 그리고 이것은 꽤 이해할 수 있습니다. 왜냐하면 한편으로는 이 생물들이 사냥 중에 사실상 청력만을 사용하는 훌륭한 사냥꾼이고, 다른 한편으로는 머리카락에 들어가 모든 사람을 물려고 노력하는 소름 끼치는 밤 생물이기 때문입니다. 물론 인간의 두려움에 의해 만들어진 신화입니다). 대중문화에서 드라큘라, 추파카브라와 관련된 동물을 사랑하기는 어렵습니다.

아, 나 전혀 무섭지 않아.

Но ученые — люди беспристрастные, им наплевать на то, как ты выглядишь и чем питаешься. Пушистый кролик ты или летучая мышь, они с удовольствием проведут над тобой пару-тройку опытов, а потом еще и диссекцию твоего мозга для полноты картины. Ладно, черный юмор (с долей правды) оставим в сторонке и перейдем ближе к делу.

우리가 이미 알고 있듯이 사냥 중 박쥐의 주요 도구는 청각입니다. 생쥐는 경쟁자/위험이 적고 먹이가 많기 때문에 밤에 활동합니다. 박쥐는 초음파를 방출함으로써 먹이를 포함하여 주변 물체에 반사되는 모든 반사 신호를 포착합니다.

Издавать маскирующие ультразвуковые помехи это, конечно, круто, но таким талантом обладают далеко не все претенденты на позицию ужина для летучих мышей. Но и бесталанные насекомые могут скрыть свое местоположение. Для этого им необходимо слиться с окружающей средой, но не как Хищнику из одноименного фильма, ибо речь идет о звуке. Ночной лес полон звуков из самых разных источников, часть которого является фоновым шумом. Если насекомое будет сидеть, скажем, на листочке неподвижно, то есть большая доля вероятности затеряться в этом фоновом шуме и дожить до утра.

이를 감안할 때 많은 과학자들은 그러한 박쥐 먹이를 얻을 수 없다고 믿었지만 이는 전적으로 사실이 아닙니다. 일부 박쥐 종은 여전히 ​​"보이지 않는" 곤충의 수수께끼를 풀고 성공적으로 잡을 수 있었습니다. 문제는 남아 있습니다. 어떻게? 이 질문에 답하기 위해 스미소니언 열대 연구소(Smithsonian Tropical Research Institute)의 과학자들은 나뭇잎에 조용히 앉아 있는(즉, 숨어 있는) 곤충의 에코 변동을 기록하는 생체 모방 센서를 사용했습니다. 다음으로 과학자들은 이상적인 공격 경로, 즉 위장을 우회하는 데 도움이 될 수 있는 박쥐의 비행 궤적과 먹이 포획 각도를 계산했습니다. 그런 다음 그들은 위장한 먹이를 공격하는 박쥐를 관찰함으로써 실제 계산과 이론을 테스트했습니다. 곤충이 그토록 평온하게 앉아 있던 나뭇잎이 그들을 잡는 도구 역할을 한 것이 궁금합니다.

그녀는 미인이 아닌가?

본 연구의 피험자는 바로 콜로라도 섬(파나마)의 자연 서식지에서 포획된 Micronycteris microtis(큰귀박쥐) 종의 수컷 4마리였습니다. 실험에는 섬 내 숲 속에 위치한 특수 케이지(1.40×1.00×0.80m)를 사용했다. 과학자들은 이 우리에 갇힌 개인의 비행에 대한 데이터를 기록했습니다. 포획 후 다음날 밤 실제 실험이 시작되었습니다. 한 개인은 우리에 갇혀 "위장된 먹이"를 찾아 잡아야 했습니다. 공간 기억과 동물에 대한 스트레스의 영향을 최소화하기 위해 한 개인을 대상으로 1시간 이하의 실험(각각 16시간씩 2박)을 수행했습니다. 실험이 끝난 후, 모든 박쥐는 포획되었던 동일한 장소에 방출되었습니다.

연구자들은 박쥐가 위장한 먹이를 사냥하는 방법을 설명하기 위해 음향 그림자 이론과 음향 거울 이론이라는 두 가지 주요 이론을 가지고 있습니다.

"음향 그림자" 효과는 시트 표면의 물체가 에코 에너지를 소산하여 시트 표면의 에코 강도를 감소시킬 때 발생합니다. 물체의 음향 그림자를 최대화하려면 배트가 배경 표면에 수직인 방향으로 정면에서 직접 접근해야 합니다(1A).

이미지 #1

음향거울의 경우, 숲박쥐는 저수지 표면에서 먹이를 잡는 트롤 친척처럼 행동합니다. 수면에 낮은 각도로 방출되는 반향정위 신호는 사냥용 박쥐에서 반사됩니다. 그러나 먹이가 될 가능성이 있는 곳으로부터의 반향은 다시 박쥐에게 반사됩니다(1B).

연구자들은 잎이 물 표면처럼 작용한다고 제안했습니다. 신호 반사체 역할을 합니다(1S). 그러나 거울의 효과를 최대한 발휘하려면 특정 공격 각도가 필요합니다.

음향 섀도잉 이론에 따르면, 박쥐는 먹이를 정면 방향, 즉 정면에서 공격해야 합니다. 이 경우 섀도잉이 가장 강하기 때문입니다. 음향 거울을 사용하는 경우 공격은 최대 각도에서 이루어져야 합니다. 어떤 공격 각도가 최적일 수 있는지 확인하기 위해 과학자들은 시트를 기준으로 다양한 각도에서 음향 측정을 수행했습니다.

계산을 완료하고 이론을 검증한 후, 살아있는 박쥐를 이용하여 행동 실험을 실시하였고, 관찰 결과를 이론 모델링 결과와 비교하였다.

계산 및 관찰 결과

이미지 #2

먼저, 서로 다른 공격 각도의 모든 반향을 하나의 그림으로 결합하여 먹이가 있는 잎과 없는 잎의 음향 모델(돔)을 만들었습니다. 그 결과, 시트 주위의 541개의 반원형 궤적에서 9개의 위치가 얻어졌습니다(2А).

우리가 계산한 각 포인트에 대해 спектральная плотность мощности* и 음향 크기* (TS — target strength) цели (т.е. интенсивность эхо-сигнала) для 5 различных частотных диапазонов, которые примерно соответствуют гармоническим компонентам исходящего сигнала летучей мыши (2V).

전력 스펙트럼 밀도* — 주파수에 따른 신호 전력 분배 기능.

음향 크기* (или акустическая сила цели) — мера площади объекта с точки зрения ответного акустического сигнала.

이미지에 2S 추출 중심의 시트 표면에 대한 법선과 신호 소스의 위치 사이의 각도인 파생된 받음각의 결과가 표시됩니다. 박쥐.

이미지 #3

관찰 결과에 따르면 모든 주파수 범위에서 두 가지 유형의 시트(생산 유무)는 < 30° 각도에서 가장 큰 음향 크기를 나타냅니다(그래프의 중앙 부분). 3A и 3B) 및 각도 ≥ 30°에서 더 작은 음향 크기(그래프의 바깥쪽 부분) 3A и 3B).

Изображение 3А 시트가 실제로 음향 거울 역할을 한다는 것을 확인합니다. 즉, < 30° 각도에서는 강한 정반사 에코가 생성되고 ≥ 30°에서는 에코가 음원에서 반사됩니다.

나뭇잎과 전리품 비교(3А) 및 생산이 없는 경우(3V) 먹이의 존재는 ≥ 30° 각도에서 표적의 음향 크기를 증가시키는 것으로 나타났습니다. 이 경우, 잎에 대한 먹이의 반향음향 효과는 먹이에 의해 유도된 TS를 플롯할 때 가장 잘 나타납니다. 먹이가 있는 잎과 없는 잎 사이의 TS 차이(3S).

또한 30° 이상의 각도에서 타겟의 음향 크기 증가는 고주파수에서만 관찰되며 저주파에서는 추가 효과가 전혀 없다는 점도 주목할 가치가 있습니다.

위의 계산을 통해 거울 반사 이론을 구현하는 경우 이론적인 받음각 범위(42°...78°)를 결정할 수 있습니다. 이 범위에서는 더 높은 주파수(>6kHz)에서 음향 표적 크기가 10dB에서 87dB로 동일한 증가가 관찰되었으며 이는 M. microtis 박쥐의 음향 데이터와 일치합니다.

이 사냥 방법(말하자면 비스듬히)을 사용하면 포식자가 잎에 먹이가 있는지 여부를 매우 빠르게 확인할 수 있습니다. 약하고 저주파 에코는 잎이 비어 있고 강하고 광대역 에코는 있습니다. 잎에 맛있는 간식.

음향 그림자 이론을 고려하면 공격 각도는 30 미만이어야 합니다. 이 경우 계산에 따르면 잎과 먹이의 에코 신호 사이의 간섭이 최대가 되어 비교된 TS가 감소합니다. 먹이가 없는 나뭇잎의 메아리에, 즉 이로 인해 음향 그림자가 발생합니다.

계산이 끝났으니 관찰로 넘어가겠습니다.

관찰하는 동안 인공 잎에 위치한 박쥐의 먹이에서 나온 다양한 곤충이 먹이로 사용되었습니다. 두 대의 고속 카메라와 초음파 마이크를 사용하여 먹이에 접근할 때 박쥐의 행동을 녹음했습니다. 결과 기록을 통해 먹이에 접근하고 착지하는 박쥐의 비행 경로 33개를 재구성했습니다.

박쥐는 먹이를 공격합니다.

비행 궤적은 신호를 전송할 때 각 프레임 동안 박쥐의 콧구멍 위치를 기반으로 했습니다.

예상한 대로, 관찰에 따르면 박쥐는 먹이에 비스듬히 접근하는 것으로 나타났습니다.

이미지 #4

이미지에 4А 먹이 공격 궤적의 XNUMXD 지도를 보여줍니다. 또한 받음각의 분포는 더 높은 주파수에 대한 음향 크기 곡선을 따른다는 사실도 발견되었습니다(4V).

모든 피험자는 30° 미만의 각도로 표적을 공격했으며 더 많은 정면 방향을 확실히 피했습니다. 실험 중에 관찰된 모든 공격 각도 중 79,9%가 예측된 최적 범위인 42°...78°에 있었습니다. 더 정확하게 말하자면, 모든 각도의 44,5%가 60°...72° 범위에 있었습니다.

방출된 음향 신호의 각도와 스펙트로그램으로 먹이를 공격합니다.

또 다른 관찰은 다른 연구자들이 제안한 것처럼 박쥐가 먹이를 위에서 공격하지 않았다는 사실입니다.

연구의 뉘앙스를 더 자세히 살펴보려면 다음을 살펴보는 것이 좋습니다. 과학자 보고서 и 추가 자료 그에게.

커튼콜

반향정위를 주요, 때로는 유일한 사냥 도구로 사용하는 것은 이미 매우 독특하고 놀라운 현상입니다. 그러나 박쥐는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡한 공격 전술을 선보이며 놀라움을 멈추지 않습니다. 숨어 있지 않은 먹이를 찾아서 잡는 것은 어렵지 않지만, 음향적 배경 소음 속에서 숨으려고 하는 곤충을 찾아서 포획하려면 다른 접근 방식이 필요합니다. 박쥐의 경우 이러한 접근 방식을 음향 그림자 및 음향 거울이라고 합니다. 박쥐는 특정 각도로 나뭇잎에 접근함으로써 먹이가 있을 가능성이 있는지 여부를 즉각 판단합니다. 그리고 하나가 있다면 저녁 식사가 보장됩니다.

저자들에 따르면, 이 연구는 과학계가 일반적으로나 동물계에서 음향학 및 반향 위치 파악에 대한 새로운 발견을 하도록 이끌 수 있다고 합니다. 어쨌든, 당신을 둘러싼 세계와 그 안에 사는 생물에 대해 새로운 것을 배우는 것은 결코 나쁜 일이 아닙니다.

금요일 오프탑:

살아남기 위해서는 때로는 뛰어난 사냥꾼이 되는 것만으로는 충분하지 않습니다. 사방이 믿을 수 없을 정도로 추워지고, 먹을 것이 전혀 없을 때 남는 것은 잠을 자는 것뿐입니다.

오프탑 2.0:

어떤 사람은 속도를 사용하고, 어떤 사람은 힘을 사용하고, 어떤 사람은 그림자처럼 조용해야 합니다.

읽어주셔서 감사합니다. 호기심을 갖고 즐거운 주말 보내세요! 🙂

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출처 : habr.com