소리 방해 행위: 박쥐로부터 보호하기 위해 나방에 초음파 클릭을 생성하는 메커니즘

큰 송곳니, 강한 턱, 속도, 놀라운 시력 등은 모든 품종과 줄무늬의 포식자가 사냥 과정에서 사용하는 기능입니다. 먹이는 또한 발을 접은 채(날개, 발굽, 오리발 등) 앉기를 원하지 않으며 포식자의 소화 시스템과 원치 않는 긴밀한 접촉을 피하기 위해 점점 더 많은 새로운 방법을 제시합니다. 일부는 위장술의 대가가 되고, 일부는 스스로 독을 바르고, 일부는 가해자(안녕하세요 해삼)의 얼굴에 내장을 던집니다. 그러나 방어 메커니즘이 눈에 보이지 않거나 심지어 들리지도 않는 사람들도 있습니다. 나방은 박쥐가 가장 좋아하는 먹이입니다. 수백만 년 동안 두 사람 모두 초음파 기술을 연마했습니다. 쥐는 먹이를 찾기 위해 그것을 사용하고, 나방은 포식자를 탐지하기 위해 그것을 사용합니다. 그러나 나방에게는 "미리 경고한다"는 것만으로는 충분하지 않기 때문에 그들은 박쥐의 초음파 "시야"를 방해하는 "무선 간섭"을 생성하는 능력을 개발했습니다. 100% 청각 장애가 있는 경우 어떻게 이를 수행할 수 있으며, 사망을 피하는 데 얼마나 효과적입니까? 연구그룹의 보고서에서 답을 찾아보겠습니다. 가다.

연구기반

밤에 사냥할 때는 시력이 매우 좋고, 후각이 예민하거나, 청각이 뛰어나야 합니다. 박쥐는 어떤 의미에서는 후자를 선택했습니다. 반향정위의 사용은 박쥐에게 매우 유익합니다. 첫째, 밤에 사냥을 하면 잠재적인 위험의 수와 먹이를 찾는 경쟁이 제한됩니다. 둘째, 밤에는 벌레가 많아서 18시 이후에 먹을 확률이 훨씬 높다는 뜻입니다.

박쥐는 종에 따라 다양한 주파수 범위의 초음파를 생성합니다. 또한 한 종에서도 주파수는 시간이 지남에 따라 처음에는 130-150kHz, 그다음에는 30-40kHz로 변경됩니다.

사냥하는 동안 박쥐는 먹이를 포함하여 주변 물체에 "충돌"하는 초음파를 "방출"합니다. 반사된 파동은 박쥐에 의해 포착되며 장애물 사이를 이동하거나 먹이에게 정확하게 공격을 집중할 수 있습니다.

진화가 재능을 분배했을 때 나방도 제쳐두지 않았습니다. 그들은 박쥐가 먹을 수 없다는 것을 확신시키는 초음파 소음이나 잘못된 신호를 생성할 수 있습니다. 나방의 일부 종은 stridulation을 사용합니다. 이 특이한 용어는 설명하기가 매우 쉽습니다. 여름에 귀뚜라미가 어떻게 "노래"하는지 기억하십니까? 이것은 투쟁입니다. 이 재능의 또 다른 영리하거나 경쾌한 주인은 매미입니다.

나방 소리의 대체 소스는 타악기 "캐스터네츠"일 수 있습니다. 즉, 생식기 구조가 수정되었습니다(예, 과학자들은 소리 캐스터네츠를 생성하는 생식기를 불렀습니다. 과학계 사람들에게 창의성이 없다고 생각하셨나요?).

그러나 대부분의 나방 종은 고막(심벌과 혼동하지 말 것)을 사용합니다. 고막은 신체 표면에 특수한 표피 형성을 이루고 그 아래에 공기 "쿠션"이 있습니다.

오늘 검토된 연구에서 과학자들은 대부분의 종(약 1종이 있음)이 무기고에서 특이한 형성을 갖는 Yponomeuta 나방 속에 주목했습니다. 즉, CuXNUMXb 정맥 사이에 비늘이 없는 날개의 반투명 영역입니다.
그리고 Cu2. 과학자들은 다수의 능선이 이 지역에 인접해 있음을 발견했는데, 이는 이 지역이 (아마도) stridulation을 통한 소리 생성에 관여하고 있음을 나타낼 수 있습니다.

왼쪽 이미지(A)에서는 반투명 형성 영역이 흰색으로 윤곽선으로 표시되어 있고 오른쪽 이미지(B)에서는 동일한 영역의 SEM 이미지입니다.

과학자들은 이 반투명 영역이 소리를 생성하는지 여부, 음향 특성(만약 그렇다면)이 무엇인지, 나방이 생활에서 이 소리를 어떻게 사용하는지 등 여러 가지 질문에 답하는 임무를 스스로 설정했습니다.

위 질문에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 주요 대상은 Y. evonymella와 Y. cagnagella라는 두 종의 나방 개체였습니다.

10가지 차이점을 찾아보세요: Y. evonymella(왼쪽)와 Y. cagnagella(오른쪽).

피험자는 아직 애벌레 단계에 있는 동안 야생에서 채취되었습니다. 생성된 번데기는 297 x 159 x 102mm 크기의 특수 용기에 21°C의 온도에서 보관되었습니다.

관찰 결과

과학자들은 피험자의 자유 비행과 고정 비행을 기록했습니다: Y. evonymella의 자유 비행 15회와 고정 비행 2회; Y. cagnagella의 비행 기록은 9회입니다. 비행하는 동안 나방은 각 날개짓 동안 동일한 초음파 클릭을 생성했습니다(아래 그래프).

나방의 한 번의 날개짓 동안 초음파 클릭의 스펙트로그램.

위의 스펙트로그램은 다양한 색상의 영역을 보여줍니다. 첫 번째(빨간색)는 Arctiinae 아과의 나방이 박쥐에 대해 생성하는 소리의 주파수 범위입니다. 두 번째(파란색)는 Eptesicus fuscus 종에 속하는 박쥐의 청각 범위입니다.

스윙 중에 총 1개의 초음파 펄스가 기록되었습니다. 하나는 스윙 시작 시, 다른 하나는 스윙 종료 시에 기록되었습니다. 클릭 빈도가 더 높은 것은 첫 번째 충동 동안이었습니다. 관찰 결과에 따르면 펄스당 클릭 수는 반투명 영역의 줄무늬 수와 일치합니다. Y. evonymella의 경우 초음파 펄스 12.6개당 클릭 수의 평균 값은 1.7±11이며, 반투명 영역에 XNUMX개의 줄무늬가 있습니다(날개 SEM 이미지의 번호 참고).

다음으로, 과학자들은 260마리의 Y. evonymella 개체로부터 고막(800 x 12 µm 면적)을 제거하고 제거 전후에 비행하는 동안 소리를 녹음했습니다. 100ms 주기당 클릭 횟수도 계산되었으며 이는 약 3번의 날개 비트에 해당합니다.

1명의 개인은 제거 후 클릭을 생성하지 않았고, XNUMX명은 클릭을 XNUMX회만 생성했으며, XNUMX명은 클릭을 생성했지만 그 수는 적고 진폭도 더 낮았습니다. 알고 보니 이들 XNUMX개 영역에서는 고막 영역(반투명 영역)이 완전히 제거되지 않아 추가 분석에서 제외되었습니다.

실험적으로 과학자들은 두 테스트 종의 나방이 소리를 낸다는 것을 확인했습니다. 이제 그들은 청력 테스트를 하기로 결정했습니다(Y. evonymella 종 20명과 Y. cagnagella 4명).

과학자들은 피험자가 시험실에서 자유롭게 날아다니는 동안 초음파를 재생했습니다. 이에 대해 단 한 사람도 반응하지 않았습니다. 실험은 반복되었지만 개체를 ​​종별로 별도의 용기에 나누어서 휴식을 취했습니다. 그리고 이번에도 아무도 움직이지 않았습니다.

동시에 과학자들은 Y. evonymella 개체 10개를 하나의 비행실에 배치하여 피험자들이 서로에 대한 반응을 관찰했습니다. 그리고 그것은 이전 테스트와 동일했습니다. 즉, 아무것도 없었습니다.

stridulation은 어떻습니까? 과학자들은 테스트 나방이 소리를 내기 위해 신체의 어느 부분에서 마찰을 일으키는 징후를 보이는지 확인했습니다. 그리고 밝혀진 바에 따르면 아무것도 없습니다. 아래 비디오에서 제어 비행 중에 나방 날개의 움직임을 확인하십시오.

이 비디오에서는 날개를 퍼덕이는 동안 날개와 날개 부분의 위치에 어떤 변화가 일어나는지 확인할 수 있습니다.

연구 중인 반투명 영역에서는 스윙 중 어느 지점에서나 나방 신체의 다른 부분에서 마찰이 관찰되지 않았습니다. 그러나 어떻게 든 클릭이 나타납니다. 그리고 이것은 날개 퍼덕임의 상부 및 하부 단계 동안 뒷날개를 축을 따라 베이스에서 끝까지 회전시킴으로써 발생합니다.

이 과정을 자세히 조사한 결과 플랩이 시작될 때 회외(사지의 회전 운동) 중에 날개의 항문 및 경골 부분이 쇄골 홈을 따라 앞쪽 부분에 비해 접히는 것으로 나타났습니다.

나방 비행, 측면 보기.

이 과정은 날개 끝부분부터 밑부분까지 진행되므로 반투명 영역도 포함됩니다. 이 동안 초음파 클릭이 발생합니다.

위 표는 모든 피험자(90 Y. evonymella 및 14 Y. cagnagella)에 대해 가로 방향(9°)으로 기록된 XNUMX번의 클릭에 대한 분석 결과를 보여줍니다. 클릭의 스펙트럼 매개변수, 지속 시간 및 진폭이 설정되었습니다.

또한 수평 방향(5°, 8°, 0° 및 45°)의 클릭(90명당 180개)에 대한 분석을 수행했습니다.

0개 방향에서 녹음된 45명의 Y. evonymella 피험자의 평균 사운드 레벨: 90° - 나방 앞 마이크, 180° - 앞면, XNUMX° - 측면, XNUMX° - 뒷면.

유의미한 차이는 없었습니다: 0° 및 45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0° 및 180°, Z = -2,3, p = 0,13; 45° 및 180°, Z = -2,4, p = 0,11.

과학자들은 또한 박쥐가 자신의 위치에 따라 나방의 딸깍거리는 소리를 어느 거리에서 들을 것인지 계산했습니다. 결과는 다음과 같습니다: 6.0°에서 0.4 ± 0m, 6.5°에서 0.4 ± 45m, 7.9°에서 0.7 ± 90m, 5.6°에서 0.4 ± 180m. 이러한 지표는 위 차트에 표시됩니다(В).

그리고 여기 그래프에서 А 우리는 35 ... 43 kHz 범위의 주파수에서 -20 ... -160 dB 범위에서 변화하는 반사음의 진폭을 볼 수 있습니다.

여기에서는 나방의 소리를 녹음한 오디오를 들을 수 있습니다.

연구에 대해 더 자세히 살펴보려면 다음을 살펴보는 것이 좋습니다. 과학자 보고서.

커튼콜

연구 중인 나방의 예에서 알 수 있듯이, 진화는 원칙이 없고, 무자비하고, 이상하고, 심지어 아이러니할 수도 있습니다. 비록 완전한 귀머거리임에도 불구하고 이 생물체들에게는 “목소리”가 없는 것은 아닙니다. 나방은 날개를 펄럭이는 동안 날개의 반투명 영역을 사용하여 나방을 잡아먹으려는 박쥐를 혼란스럽게 하는 초음파 딸깍 소리를 생성합니다.

그러한 특이한 적응은 사실이지만 그것이 어떻게 형성되었는지, 그러한 메커니즘을 개발하기 위해 나방이 어떤 진화적 변화를 겪었는지, 그리고 그것이 어디서 시작되었는지에 대해 더 많은 논쟁을 불러일으킬 것입니다.

우리는 세상이 우리가 전혀 몰랐던 재능으로 끊임없이 놀라움을 선사하는 놀라운 생물들로 가득 차 있다는 확인을 다시 한 번 받았습니다.

그리고 물론, 주제에서 벗어난 금요일은 다음과 같습니다.

이곳에서 모테포비아(나방에 대한 공포증)를 앓고 있는 사람들은 모두 공포에 심장이 멈췄을 것이다.

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출처 : habr.com