I dyrelivets verden leker jegere og byttedyr konstant innhenting, både bokstavelig og billedlig. Så snart en jeger utvikler nye ferdigheter gjennom evolusjon eller andre metoder, tilpasser byttet seg til dem for ikke å bli spist. Dette er et endeløst pokerspill med stadig økende innsats, hvor vinneren mottar den mest verdifulle premien - livet. Nylig har vi allerede vurdert , som er basert på generering av ultralydinterferens. Blant insekter som er en delikatesse for bevingede ekkolokkere, er maskering av ultralydsignalet en viktig ferdighet. Flaggermus ønsker imidlertid ikke å forbli sultne, så de har en ferdighet i arsenalet som lar dem se byttedyr til tross for kamuflasjen. Hvordan cosplayer flaggermus som Sauron, hvor effektive er jakttaktikkene deres, og hvordan hjelper planteblader dem med dette? Vi lærer om dette fra rapporten fra forskergruppen. Gå.
Grunnlaget for studien
Flaggermus har alltid fremkalt en rekke følelser hos mennesker: fra nysgjerrighet og ærbødighet til direkte frykt og avsky. Og dette er ganske forståelig, for på den ene siden er disse skapningene utmerkede jegere, som nesten bare bruker hørselen under jakten, og på den annen side er de skumle nattskapninger som kommer inn i håret og streber etter å bite alle (disse , selvfølgelig, er myter generert av menneskelig frykt). Det er vanskelig å elske et dyr som i populærkulturen forbindes med Dracula og Chupacabra.
Hei, jeg er ikke skummel i det hele tatt.
Men forskere er upartiske mennesker, de bryr seg ikke om hvordan du ser ut eller hva du spiser. Enten du er en fluffy kanin eller en flaggermus, vil de gjerne utføre et par eksperimenter på deg, og deretter dissekere hjernen din for å fullføre bildet. Ok, la oss legge den mørke humoren (med et korn av sannhet) til side og komme nærmere poenget.
Som vi allerede vet, er flaggermusens hovedverktøy under jakt hørselen. Mus er aktive om natten på grunn av færre konkurrenter/farer og flere byttedyr. Ved å sende ut ultralydbølger, fanger flaggermus opp alle retursignaler som spretter av gjenstander rundt dem, inkludert mulig byttedyr.
Å sende ut maskerende ultralydstøy er selvfølgelig kult, men ikke alle søkere til stillingen som middag for flaggermus har et slikt talent. Men selv middelmådige insekter kan skjule sin plassering. For å gjøre dette må de smelte sammen med miljøet, men ikke som Predator fra filmen med samme navn, fordi vi snakker om lyd. Skogen om natten er full av lyder fra en rekke kilder, hvorav noen er bakgrunnsstøy. Hvis et insekt for eksempel sitter ubevegelig på et blad, er det stor sannsynlighet for å gå seg vill i denne bakgrunnsstøyen og overleve til morgenen.
Gitt dette trodde mange forskere at et slikt bytte for flaggermus ganske enkelt var uoppnåelig, men dette er ikke helt sant. Noen arter av flaggermus var fortsatt i stand til å løse gåten om de "usynlige" insektene og fange dem. Spørsmålet gjenstår - hvordan? For å svare på dette spørsmålet brukte forskere fra Smithsonian Tropical Research Institute en biomimetisk sensor som registrerer svingninger i ekko fra insekter som sitter stille på bladene (dvs. gjemmer seg). Deretter beregnet forskerne de ideelle angrepsbanene, det vil si flybaner og byttevinkler for flaggermus, som kan hjelpe til med å omgå kamuflasje. Deretter testet de sine beregninger og teorier i praksis ved å observere flaggermus angripe kamuflert byttedyr. Det er merkelig at bladene som insektene satt så bekymringsløst på fungerte som et redskap for å fange dem.
Er hun ikke en skjønnhet?
Forsøkspersonene i denne studien var 4 hanner av arten Micronycteris microtis (vanlig storøret flaggermus) som ble fanget i sitt naturlige habitat på Barro Colorado Island (Panama). Under forsøkene ble det brukt et spesielt bur (1.40 × 1.00 × 0.80 m) plassert i skogen på øya. Forskere registrerte data om flyvningene til individer plassert i dette buret. Neste natt etter fangsten begynte selve eksperimentene. Ett individ ble plassert i et bur og måtte finne og fange «kamuflert byttedyr». Ikke mer enn 1 timer med eksperimenter ble utført med ett individ (16 netter på 2 timer hver) for å minimere effekten av romlig hukommelse og stress på dyret. Etter forsøkene ble alle flaggermus satt ut på samme sted der de ble fanget.
Forskere har hatt to hovedteorier for å forklare hvordan flaggermus jakter på kamuflert byttedyr: teorien om akustisk skygge og teori om akustisk speil.
Den "akustiske skygge"-effekten oppstår når en gjenstand på overflaten av et ark sprer ekkoenergi, og reduserer derved styrken til ekkoet fra arkoverflaten. For å maksimere den akustiske skyggen til et objekt, bør flaggermusen nærme seg direkte fra fronten i en retning vinkelrett på bakgrunnsoverflaten (1A).
Bilde #1
Når det gjelder et akustisk speil, fungerer skogflaggermus som sine trålslektninger, som fanger byttedyr fra overflaten av et reservoar. Ekkolokaliseringssignaler som sendes ut i lav vinkel til vannoverflaten reflekteres fra en jaktflaggermus. Men ekkoet fra mulig byttedyr reflekteres tilbake til flaggermusen (1B).
Forskerne foreslo at bladene fungerer som vannoverflaten, dvs. fungere som en signalreflektor (1S). Men for full effekt av speilet kreves en viss angrepsvinkel.
Ifølge teorien om akustisk skyggelegging skal flaggermus angripe byttedyr fra frontal retning så å si frontalt, fordi i dette tilfellet vil skyggeleggingen være sterkest. Hvis et akustisk speil brukes, må angrepet skje i maksimal vinkel. For å finne ut hvilken angrepsvinkel som kan være optimal, utførte forskerne akustiske målinger i forskjellige vinkler i forhold til arket.
Etter å ha fullført beregningene og testet teoriene, ble atferdstester utført med levende flaggermus og observasjonsresultatene ble sammenlignet med resultatene av teoretisk modellering.
Resultater av beregninger og observasjoner
Bilde #2
Først ble det laget en akustisk modell (kuppel) av bladet med og uten byttedyr ved å kombinere alle ekkoene ved forskjellige angrepsvinkler til ett bilde. Som et resultat ble 541 posisjoner oppnådd på 9 halvsirkelformede baner rundt arket (2А).
For hvert poeng vi beregnet effektspektral tetthet* и akustisk størrelse* (TS - målstyrke) mål (dvs. ekkointensitet) for 5 forskjellige frekvensområder som omtrent tilsvarer de harmoniske komponentene til det utgående flaggermussignalet (2V).
Effektspektral tetthet* — signalkraftfordelingsfunksjon avhengig av frekvens.
Akustisk størrelse* (eller mål akustisk styrke) er et mål på arealet til et objekt i form av det akustiske responssignalet.
På bildet 2S resultatene av de utledede angrepsvinklene er vist, som er vinklene mellom normalen i forhold til overflaten av arket i midten av ekstraksjonen og posisjonen til signalkilden, dvs. flaggermus.
Bilde #3
Observasjoner har vist at begge typer ark (med og uten produksjon) i alle frekvensområder viser den største akustiske størrelsen ved vinkler < 30° (sentrale deler av grafene 3A и 3B) og mindre akustisk størrelse ved vinkler ≥ 30° (den ytre delen av grafene på 3A и 3B).
bilde 3А bekrefter at arket faktisk fungerer som et akustisk speil, det vil si at ved vinkler < 30° genereres et sterkt speilekko, og ved ≥ 30° reflekteres ekkoet fra lydkilden.
Sammenligning av et blad med byttet på det (3А) og uten produksjon (3V) viste at tilstedeværelsen av byttedyr øker den akustiske størrelsen til målet ved vinkler ≥ 30°. I dette tilfellet ses den ekko-akustiske effekten av byttedyr på et blad best når man plotter den byttedyrinduserte TS, dvs. forskjeller i TS mellom et blad med og uten byttedyr (3S).
Det er også verdt å merke seg at en økning i den akustiske størrelsen til målet ved vinkler ≥ 30° bare observeres ved høye frekvenser; ved lave frekvenser er det ingen ekstra effekt i det hele tatt.
Ovennevnte beregninger gjorde det mulig å bestemme det teoretiske området for angrepsvinkler i tilfelle implementering av teorien om speilrefleksjon - 42°...78°. I dette området ble den samme økningen i akustisk målstørrelse fra 6 til 10 dB observert ved høyere frekvenser (>87 kHz), noe som stemmer overens med de akustiske dataene til M. microtis flaggermus.
Denne jaktmetoden (så å si på skrå) lar rovdyret meget raskt bestemme tilstedeværelse/fravær av byttedyr på bladet: et svakt og lavfrekvent ekko - bladet er tomt, et sterkt og bredbåndsekko - det er en velsmakende godbit på bladet.
Hvis vi vurderer teorien om akustisk skygge, bør angrepsvinkelen være mindre enn 30. I dette tilfellet, ifølge beregninger, er interferensen mellom ekkosignalene til bladet og byttedyret maksimal, noe som fører til en reduksjon i TS sammenlignet med til ekkoet av bladet uten byttedyr, dvs. dette resulterer i akustisk skyggelegging.
Vi er ferdige med beregningene, la oss gå videre til observasjoner.
Under observasjonene ble forskjellige insekter fra dietten til flaggermus, lokalisert på et kunstig blad, brukt som byttedyr. Ved hjelp av to høyhastighetskameraer og en ultralydmikrofon ble det gjort opptak av flaggermusens oppførsel når de nærmet seg byttedyr. Fra de resulterende opptakene ble 33 flybaner for flaggermus som nærmet seg og landet på byttet rekonstruert.
Flaggermusen angriper byttet sitt.
Flybaner var basert på posisjonen til flaggermusens nesebor under hvert bilde mens de sendte signalet sitt.
Som forventet viste observasjoner at flaggermusene nærmet seg byttedyr på skrå.
Bilde #4
På bildet 4А viser et XNUMXD-kart over byttebaner. Det ble også funnet at fordelingen av angrepsvinkler følger de akustiske størrelseskurvene for høyere frekvenser (4V).
Alle forsøkspersonene angrep målet i vinkler <30° og unngikk tydeligvis flere frontale retninger. Av alle angrepsvinklene som ble observert under eksperimentene, var 79,9 % i det forutsagte optimale området 42°...78°. For å være enda mer presis var 44,5 % av alle vinkler i området 60°...72°.
Bytteangrep i en vinkel og spektrogrammer av det utsendte akustiske signalet.
En annen observasjon er det faktum at flaggermusene aldri angrep byttet sitt ovenfra, slik andre forskere hadde antydet.
For en mer detaljert titt på nyansene i studien anbefaler jeg å ta en titt på и til ham.
Epilog
Bruken av ekkolokalisering som det viktigste, og noen ganger det eneste, jaktverktøyet er allerede et veldig unikt og fantastisk fenomen. Flaggermus slutter imidlertid aldri å forbløffe, og demonstrerer mye mer kompleks angrepstaktikk enn tidligere antatt. Å finne og fange byttedyr som ikke gjemmer seg er ikke vanskelig, men å finne og fange et insekt som prøver å gjemme seg i akustisk bakgrunnsstøy krever en annen tilnærming. Hos flaggermus kalles denne tilnærmingen akustisk skygge og akustisk speil. Ved å nærme seg et blad i en viss vinkel, bestemmer flaggermusen umiddelbart tilstedeværelsen eller fraværet av sannsynlige byttedyr. Og er det en, så er middag garantert.
Denne studien, ifølge forfatterne, kan føre det vitenskapelige samfunnet til nye oppdagelser innen akustikk og ekkoplassering, både generelt og i dyreriket. Uansett, det har aldri vært en dårlig ting å lære noe nytt om verden som omgir deg og skapningene som bor i den.
Fredag off-top:
For å overleve er det noen ganger ikke nok å være en utmerket jeger. Når det er utrolig kaldt rundt omkring, og det ikke er mat i det hele tatt, er det bare å sove.
Off-top 2.0:
Noen bruker fart, noen bruker styrke, og noen trenger bare å være stille som en skygge.
Takk for at du leser, vær nysgjerrig og ha en flott helg folkens! 🙂
Takk for at du bor hos oss. Liker du artiklene våre? Vil du se mer interessant innhold? Støtt oss ved å legge inn en bestilling eller anbefale til venner, 30 % rabatt for Habr-brukere på en unik analog av inngangsnivåservere, som ble oppfunnet av oss for deg: (tilgjengelig med RAID1 og RAID10, opptil 24 kjerner og opptil 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 ganger billigere? Bare her i Nederland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fra $99! Lese om
Kilde: www.habr.com