Duże kły, mocne szczęki, szybkość, niesamowity wzrok i wiele więcej to cechy, które drapieżniki wszystkich ras i pręgów wykorzystują w procesie polowania. Ofiara z kolei również nie chce siedzieć z założonymi łapami (skrzydła, kopyta, płetwy itp.) i wymyśla coraz to nowe sposoby na uniknięcie niechcianego bliskiego kontaktu z układem pokarmowym drapieżnika. Niektórzy stają się mistrzami kamuflażu, niektórzy smarują się trucizną, a jeszcze inni rzucają wnętrznościami w twarz sprawcy (witajcie ogórki morskie). Ale są też tacy, których mechanizmu obronnego nie widać, a nawet nie słychać. Ćmy są ulubionym pożywieniem nietoperzy. Obaj przez wiele milionów lat doskonalili swoje umiejętności ultradźwiękowe. Myszy używają go do znalezienia ofiary, a ćmy do wykrywania drapieżników. Ale określenie „przezorny jest uzbrojony” nie wystarczy ćmom, dlatego rozwinęły one zdolność tworzenia „zakłóceń radiowych”, które zakłócają ultradźwiękową „wizję” nietoperzy. Jak to robią, biorąc pod uwagę ich stuprocentową głuchotę, i jak skutecznie pomaga im to uniknąć śmierci? Odpowiedzi będziemy szukać w raporcie grupy badawczej. Iść.
Baza badawcza
Kiedy polujesz w nocy, musisz mieć bardzo dobry wzrok, wyostrzony węch lub doskonały słuch. W pewnym sensie nietoperze wybrały to drugie. Stosowanie echolokacji jest bardzo korzystne dla nietoperzy. Po pierwsze, polowanie nocne ogranicza liczbę potencjalnych niebezpieczeństw i konkurencję w poszukiwaniu pożywienia. Po drugie, w nocy jest dużo owadów, przez co szanse na zjedzenie po godzinie 18:00 są znacznie większe.
Nietoperze wytwarzają ultradźwięki w różnych zakresach częstotliwości, w zależności od gatunku. Co więcej, nawet u jednego gatunku częstotliwość zmienia się w czasie: na początku 130-150 kHz, a następnie 30-40 kHz.
Podczas polowania nietoperze „emitują” fale ultradźwiękowe, które „uderzają” w otaczające je obiekty, w tym w potencjalną ofiarę. Odbite fale są wychwytywane przez nietoperza i może on manewrować pomiędzy przeszkodami lub precyzyjnie skupić atak na swojej ofierze.
Kiedy ewolucja rozdawała talenty, ćmy również nie pozostawały z boku. Są w stanie wytwarzać szum ultradźwiękowy lub fałszywe sygnały, które przekonują nietoperza, że są niejadalne. Niektóre gatunki ciem wykorzystują stridulację. Ten niezwykły termin jest bardzo łatwy do wyjaśnienia: pamiętasz, jak świerszcze „śpiewają” latem? To jest strydulacja. Kolejnym jasnym, a raczej dźwięcznym mistrzem tego talentu są cykady.
Alternatywnym źródłem dźwięków u ciem mogą być „kastaniety” perkusyjne – zmodyfikowane struktury narządów płciowych (tak, naukowcy nazywają genitalia wytwarzające kastaniety dźwiękowe; myślałeś, że ludzie nauki są pozbawieni kreatywności?).
Jednak większość gatunków ciem posługuje się tymbalami (nie mylić z talerzami) - specjalnymi naskórkami na powierzchni ciała, pod którymi znajduje się „poduszka” powietrzna.
W recenzowanym dzisiaj badaniu naukowcy zwrócili uwagę na rodzaj ćmy Yponomeuta, w którym większość gatunków (a jest ich około stu) ma w swoim arsenale niezwykłą formację - półprzezroczysty obszar na skrzydłach bez łusek między żyłami Cu1b
i Cu2. Naukowcy odkryli, że do tego obszaru przylega wiele grzbietów, co może wskazywać, że obszar ten bierze udział w wytwarzaniu dźwięku poprzez stridulację (prawdopodobnie).
Na obrazku po lewej stronie (A) obszar półprzezroczystej formacji jest obrysowany na biało, a na obrazku po prawej stronie (B) obrazy SEM tego samego obszaru.
Naukowcy postawili sobie za zadanie odpowiedzieć na szereg pytań: czy ten półprzezroczysty obszar wydaje dźwięk, czy nie, jakie ma właściwości akustyczne (jeśli tak) i w jaki sposób dźwięki te ćma wykorzystuje w swoim życiu.
Głównymi obiektami, które miały pomóc w znalezieniu odpowiedzi na powyższe pytania, były osobniki dwóch gatunków ciem – Y. evonymella i Y. cagnagella.
Znajdź 10 różnic: Y. evonymella (po lewej) i Y. cagnagella (po prawej).
Obiekty zostały zabrane ze środowiska naturalnego w fazie larwalnej. Powstałe poczwarki trzymano w specjalnych pojemnikach o wymiarach 297 x 159 x 102 mm w temperaturze 21°C.
Wyniki obserwacji
Naukowcy odnotowali loty swobodne i stałe osobników: 15 lotów swobodnych i 2 stałe przeloty Y. evonymella; 9 zarejestrowanych lotów Y. cagnagella. Podczas lotu ćmy wytwarzały identyczne ultradźwiękowe kliknięcia podczas każdego uderzenia skrzydeł (wykresy poniżej).
Spektrogram kliknięć ultradźwiękowych podczas pojedynczego uderzenia skrzydeł ćmy.
Powyższy spektrogram pokazuje wielokolorowe obszary. Pierwszy (czerwony) to zakres częstotliwości dźwięków wytwarzanych przez ćmy z podrodziny Arctiinae przeciwko nietoperzom. Drugi (niebieski) to zasięg słyszenia nietoperzy z gatunku Eptesicus fuscus.
Podczas zamachu zarejestrowano w sumie dwa impulsy ultradźwiękowe: jeden na początku zamachu i drugi na końcu zamachu. To właśnie podczas pierwszego impulsu częstotliwość kliknięć była większa. Liczba kliknięć na impuls, sądząc po obserwacjach, pokrywa się z liczbą pasków w obszarze półprzezroczystym. U Y. evonymella średnia wartość kliknięć na 1 impuls ultradźwiękowy wynosi 12.6 ± 1.7, a w obszarze półprzezroczystym występuje 11 pasków (zwróć uwagę na numerację na obrazie SEM skrzydła).
Następnie naukowcy usunęli błony bębenkowe (o powierzchni 260 x 800 µm) od 12 osobników Y. evonymella i zarejestrowali dźwięki podczas ich lotu przed i po usunięciu. Obliczono także liczbę kliknięć na okres 100 ms, co odpowiada około 3 uderzeniom skrzydeł.
Siedem osób nie wygenerowało żadnych kliknięć po usunięciu, osiem wygenerowało tylko 1 kliknięcie, a cztery wygenerowały kliknięcia, ale w mniejszej liczbie i z mniejszą amplitudą. Jak się okazało, w przypadku tych czterech obszary tymbalne (obszary półprzezroczyste) nie zostały całkowicie usunięte, w związku z czym wykluczono je z dalszej analizy.
Naukowcy potwierdzili eksperymentalnie, że ćmy obu badanych gatunków wydają dźwięki. Teraz postanowiono zbadać je pod kątem słuchu (20 osobników gatunku Y. evonymella i 4 osobniki Y. cagnagella).
Naukowcy grali w ultradźwięki, podczas gdy badani swobodnie latali w pokoju testowym. Żadna osoba na to nie zareagowała. Doświadczenie powtórzono, dzieląc jednak osobniki według gatunku do oddzielnych pojemników, w których przebywały w spoczynku. I znowu nikt się nawet nie poruszył.
Jednocześnie, umieszczając 10 osobników Y. evonymella w jednej komorze lotniczej, naukowcy obserwowali wzajemne reakcje badanych. I było tak samo jak w poprzednich testach, czyli żadnego.
A co ze stridulacją? Naukowcy sprawdzili, czy ćmy testowe wykazywały oznaki tarcia jakichkolwiek części ciała w celu wytworzenia dźwięków. I jak się okazało, nie ma ich wcale. Zwróć uwagę na ruch skrzydeł ćmy podczas kontrolowanego lotu na poniższym filmie.
Na tym filmie możemy zobaczyć jakie zmiany zachodzą w położeniu skrzydeł i ich części podczas trzepotania.
Na badanym półprzezroczystym obszarze nie zaobserwowano tarcia o inne części ciała ćmy w żadnym momencie zamachu. Ale kliknięcia jakoś się pojawiają. Dzieje się to poprzez obrót tylnego skrzydła wzdłuż jego osi od podstawy do końcówki podczas górnej i dolnej fazy trzepotania skrzydłami.
Szczegółowe badanie tego procesu wykazało, że podczas supinacji (ruchu obrotowego kończyny) na początku płata, odcinek odbytowy i szyjny skrzydła zaginają się względem jego przedniej części wzdłuż bruzdy obojczykowej.
Lot ćmy, widok z boku.
Proces ten zachodzi od czubka do podstawy skrzydła, więc zaangażowany jest również obszar półprzezroczysty. Podczas tego dochodzi do kliknięć ultradźwiękowych.
Powyższa tabela przedstawia wyniki analizy dziesięciu kliknięć zarejestrowanych w kierunku poprzecznym (90°) dla wszystkich osobników (14 Y. evonymella i 9 Y. cagnagella). Ustalono parametry spektralne, czas trwania i amplitudę kliknięć.
Dodatkowo przeprowadzono analizę kliknięć (po 5 na każdą z 8 osób) orientacji poziomej (0°, 45°, 90° i 180°).
Średni poziom dźwięku ośmiu osobników Y. evonymella zarejestrowany z czterech kierunków: 0° – mikrofon przed ćmą, 45° – przód, 90° – bok, 180° – tył.
Nie stwierdzono istotnych różnic: 0° i 45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0° i 180°, Z = -2,3, p = 0,13; 45° i 180°, Z = -2,4, p = 0,11.
Naukowcy obliczyli także, z jakiej odległości nietoperze usłyszą trzaski ciem, w zależności od ich pozycji. Wyniki są następujące: 6.0 ± 0.4 m przy 0°, 6.5 ± 0.4 m przy 45°, 7.9 ± 0.7 m przy 90° i 5.6 ± 0.4 m przy 180°. Wskaźniki te przedstawiono na powyższym wykresie (В).
A tu na wykresie А widzimy amplitudę odbitego dźwięku, która zmienia się w zakresie -35 ... -43 dB przy częstotliwościach w zakresie 20 ... 160 kHz.
Aby uzyskać bardziej szczegółowe spojrzenie na badanie, gorąco polecam zapoznać się z nim .
Epilog
Ewolucja może być pozbawiona zasad, bezlitosna, dziwna, a nawet ironiczna, jak pokazuje przykład badanych ćm. Choć istoty te są całkowicie głuche, nie są pozbawione „głosu”. Wykorzystując przezroczyste obszary na skrzydłach podczas trzepotania, ćmy wytwarzają ultradźwiękowe kliknięcia, które dezorientują nietoperze chcące się nimi ucztować.
Tak niezwykła adaptacja jest faktem, ale wywoła wiele innych debat na temat tego, jak powstała, jakie zmiany ewolucyjne przeszły ćmy, aby wykształcić taki mechanizm i gdzie to wszystko się zaczęło.
Po raz kolejny otrzymaliśmy potwierdzenie, że świat jest pełen niesamowitych stworzeń, które nie przestają zadziwiać swoimi talentami, o których nie mieliśmy pojęcia.
I oczywiście piątki offtopowe:
Tutaj każdemu, kto cierpi na mottefobię (strach przed ćmami), prawdopodobnie serce zatrzymało się z przerażenia.
Dziękuję za przeczytanie, bądźcie ciekawi i miłego weekendu, chłopaki.
Dziękujemy za pobyt z nami. Podobają Ci się nasze artykuły? Chcesz zobaczyć więcej ciekawych treści? Wesprzyj nas składając zamówienie lub polecając znajomym, 30% zniżki dla użytkowników Habr na unikalny odpowiednik serwerów klasy podstawowej, który został przez nas wymyślony dla Ciebie: (dostępne z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40 GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 rdzeni) 10 GB DDR4 240 GB SSD 1 Gb/s za darmo do wiosny płacąc za okres sześciu miesięcy, możesz zamówić .
Dell R730xd 2 razy tańszy? Tylko tutaj w Holandii i USA! Czytać o
Źródło: www.habr.com