No mundo da vida selvagem, caçadores e presas estão constantemente tentando alcançá-los, tanto literal quanto figurativamente. Assim que um caçador desenvolve novas habilidades através da evolução ou de outros métodos, a presa se adapta a elas para não ser comida. Este é um jogo de pôquer sem fim, com apostas em constante aumento, cujo vencedor recebe o prêmio mais valioso - a vida. Recentemente já consideramos , que se baseia na geração de interferência ultrassônica. Entre os insetos que são uma iguaria para os ecolocalizadores alados, mascarar seu sinal ultrassônico é uma habilidade vital. No entanto, os morcegos não querem continuar com fome, por isso possuem em seu arsenal uma habilidade que lhes permite ver as presas apesar de sua camuflagem. Como exatamente os morcegos fazem cosplay de Sauron, quão eficazes são suas táticas de caça e como as folhas das plantas os ajudam nisso? Aprendemos sobre isso no relatório do grupo de pesquisa. Ir.
Base do estudo
Os morcegos sempre evocaram uma série de sentimentos nas pessoas: desde curiosidade e reverência até medo e repulsa. E isso é perfeitamente compreensível, porque por um lado essas criaturas são excelentes caçadores, usando praticamente apenas a audição durante a caça, e por outro lado, são criaturas noturnas assustadoras que se metem nos cabelos e se esforçam para morder a todos (esses , claro, são mitos gerados pelos medos humanos). É difícil amar um animal associado na cultura popular ao Drácula e ao Chupacabra.
Ei, eu não sou nada assustador.
Mas os cientistas são pessoas imparciais, eles não se importam com a sua aparência ou com o que você come. Quer você seja um coelho fofo ou um morcego, eles ficarão felizes em realizar alguns experimentos com você e também dissecar seu cérebro para completar o quadro. Ok, vamos deixar o humor negro (com um pouco de verdade) de lado e ir direto ao ponto.
Como já sabemos, a principal ferramenta dos morcegos durante a caça é a audição. Os ratos são ativos à noite devido a menos competidores/perigos e mais presas. Ao emitir ondas ultrassônicas, os morcegos captam todos os sinais de retorno que ricocheteiam nos objetos ao seu redor, incluindo possíveis presas.
Emitir ruído ultrassônico mascarador é, obviamente, legal, mas nem todos os candidatos ao cargo de jantar para morcegos têm esse talento. Mas mesmo os insetos medíocres podem esconder sua localização. Para isso, eles precisam se fundir com o ambiente, mas não como o Predador do filme de mesmo nome, pois estamos falando de som. A floresta à noite está cheia de sons de diversas fontes, algumas das quais são ruídos de fundo. Se um inseto ficar, digamos, imóvel em uma folha, há uma grande probabilidade de se perder nesse ruído de fundo e sobreviver até de manhã.
Diante disso, muitos cientistas acreditavam que tal presa para os morcegos era simplesmente inatingível, mas isso não é inteiramente verdade. Algumas espécies de morcegos ainda conseguiram resolver o enigma dos insetos “invisíveis” e capturá-los com sucesso. A questão permanece – como? Para responder a esta pergunta, os cientistas do Smithsonian Tropical Research Institute usaram um sensor biomimético que regista quaisquer flutuações nos ecos de insectos sentados calmamente nas folhas (ou seja, escondidos). Em seguida, os cientistas calcularam as trajetórias de ataque ideais, ou seja, trajetórias de voo e ângulos de captura de presas para morcegos, o que pode ajudar a contornar a camuflagem. Depois testaram seus cálculos e teorias na prática, observando morcegos atacando presas camufladas. É curioso que as folhas sobre as quais os insetos se sentavam tão despreocupados servissem de ferramenta para capturá-los.
Ela não é uma beleza?
Os sujeitos deste estudo foram 4 machos da espécie Micronycteris microtis (morcego orelhudo comum) que foram capturados em seu habitat natural na Ilha Barro Colorado (Panamá). Durante os experimentos foi utilizada uma gaiola especial (1.40 × 1.00 × 0.80 m) localizada na floresta da ilha. Os cientistas registraram dados sobre os voos dos indivíduos colocados nesta gaiola. Na noite seguinte após a captura, os experimentos propriamente ditos começaram. Um indivíduo foi colocado em uma gaiola e teve que encontrar e capturar “presas camufladas”. Não foram realizadas mais de 1 horas de experimentos com um indivíduo (16 noites de 2 horas cada) para minimizar o efeito da memória espacial e do estresse no animal. Após os experimentos, todos os morcegos foram soltos no mesmo local onde foram capturados.
Os pesquisadores tiveram duas teorias principais para explicar como os morcegos caçam presas camufladas: a teoria da sombra acústica e a teoria do espelho acústico.
O efeito de “sombra acústica” ocorre quando um objeto na superfície de uma folha dissipa a energia do eco, reduzindo assim a intensidade do eco da superfície da folha. Para maximizar a sombra acústica de um objeto, o morcego deve se aproximar diretamente da frente em uma direção perpendicular à superfície de fundo (1A).
Imagem nº 1
No caso de um espelho acústico, os morcegos florestais agem como seus parentes de arrasto, que capturam presas na superfície de um reservatório. Os sinais de ecolocalização emitidos em um ângulo baixo em relação à superfície da água são refletidos por um morcego caçador. Mas o eco de uma possível presa é refletido de volta para o morcego (1B).
Os pesquisadores sugeriram que as folhas agem como a superfície da água, ou seja, atuar como um refletor de sinal (1S). Mas para o efeito total do espelho, é necessário um certo ângulo de ataque.
Segundo a teoria do sombreamento acústico, os morcegos devem atacar as presas pela direção frontal, por assim dizer, de frente, pois neste caso o sombreamento será mais forte. Se for utilizado um espelho acústico, o ataque deverá ocorrer em um ângulo máximo. Para estabelecer qual ângulo de ataque seria ideal, os cientistas realizaram medições acústicas em diferentes ângulos em relação à folha.
Depois de concluídos os cálculos e testados as teorias, foram realizados testes comportamentais utilizando morcegos vivos e os resultados observacionais foram comparados com os resultados da modelagem teórica.
Resultados de cálculos e observações
Imagem nº 2
Primeiro, um modelo acústico (cúpula) da folha com e sem presa foi criado combinando todos os ecos em diferentes ângulos de ataque em uma imagem. Como resultado, foram obtidas 541 posições em 9 trajetórias semicirculares ao redor da folha (2А).
Para cada ponto calculamos densidade espectral de potência* и tamanho acústico* (TS - força do alvo) alvos (ou seja, intensidade do eco) para 5 faixas de frequência diferentes que correspondem aproximadamente aos componentes harmônicos do sinal do morcego de saída (2V).
Densidade espectral de potência* — função de distribuição de potência do sinal dependendo da frequência.
Tamanho acústico* (ou força acústica alvo) é uma medida da área de um objeto em termos do sinal acústico de resposta.
na imagem 2S são mostrados os resultados dos ângulos de ataque derivados, que são os ângulos entre a normal em relação à superfície da folha no centro da extração e a posição da fonte do sinal, ou seja, bastão.
Imagem nº 3
As observações mostraram que ambos os tipos de folhas (com e sem produção) em todas as faixas de frequência apresentam o maior tamanho acústico em ângulos <30° (partes centrais dos gráficos 3A и 3B) e menor tamanho acústico em ângulos ≥ 30° (parte externa dos gráficos na 3A и 3B).
imagem 3А confirma que a folha realmente atua como um espelho acústico, ou seja, em ângulos < 30° é gerado um forte eco especular, e em ≥ 30° o eco é refletido pela fonte sonora.
Comparação de uma folha com o saque nela (3А) e sem produção (3V) mostraram que a presença de presas aumenta o tamanho acústico do alvo em ângulos ≥ 30°. Neste caso, o efeito ecoacústico da presa em uma folha é melhor visto quando se traça o TS induzido pela presa, ou seja, diferenças no TS entre uma folha com e sem presa (3S).
É importante notar também que um aumento no tamanho acústico do alvo em ângulos ≥ 30° é observado apenas no caso de altas frequências; em baixas frequências não há nenhum efeito adicional.
Os cálculos acima permitiram determinar a faixa teórica dos ângulos de ataque no caso de implementação da teoria da reflexão espelhada - 42°...78°. Nesta faixa, o mesmo aumento no tamanho do alvo acústico de 6 para 10 dB foi observado em frequências mais altas (> 87 kHz), o que é consistente com os dados acústicos de morcegos M. microtis.
Este método de caça (em ângulo, por assim dizer) permite ao predador determinar muito rapidamente a presença/ausência de presa na folha: um eco fraco e de baixa frequência - a folha está vazia, um eco forte e de banda larga - há um deleite saboroso na folha.
Se considerarmos a teoria da sombra acústica, então o ângulo de ataque deve ser inferior a 30. Neste caso, segundo cálculos, a interferência entre os sinais de eco da folha e da presa é máxima, o que leva a uma diminuição do TS comparado ao eco da folha sem presa, ou seja, isso resulta em sombreamento acústico.
Concluímos os cálculos, vamos passar às observações.
Durante as observações, vários insetos da dieta de morcegos, localizados em uma folha artificial, foram utilizados como presas. Utilizando duas câmeras de alta velocidade e um microfone ultrassônico, foram feitas gravações do comportamento dos morcegos ao se aproximarem das presas. A partir das gravações resultantes, foram reconstruídas 33 trajetórias de vôo de morcegos se aproximando e pousando em presas.
O morcego ataca sua presa.
As trajetórias de vôo foram baseadas na posição das narinas dos morcegos durante cada quadro enquanto eles transmitiam seu sinal.
Como esperado, as observações mostraram que os morcegos se aproximavam das presas em um ângulo.
Imagem nº 4
na imagem 4А mostra um mapa XNUMXD de trajetórias de ataque de presas. Verificou-se também que a distribuição dos ângulos de ataque segue as curvas de tamanho acústico para frequências mais altas (4V).
Todos os indivíduos atacaram o alvo em ângulos <30° e claramente evitaram direções mais frontais. De todos os ângulos de ataque observados durante os experimentos, 79,9% estavam na faixa ideal prevista de 42°...78°. Para ser ainda mais preciso, 44,5% de todos os ângulos estavam na faixa de 60°...72°.
Ataque de presas em ângulo e espectrogramas do sinal acústico emitido.
Outra observação é o fato de os morcegos nunca atacarem suas presas por cima, como sugeriram outros pesquisadores.
Para uma visão mais detalhada das nuances do estudo, recomendo dar uma olhada em и para ele.
Epílogo
O uso da ecolocalização como principal, e às vezes a única, ferramenta de caça já é um fenômeno único e surpreendente. No entanto, os morcegos nunca param de surpreender, demonstrando táticas de ataque muito mais complexas do que se pensava anteriormente. Encontrar e capturar uma presa que não esteja escondida não é difícil, mas encontrar e capturar um inseto que está tentando se esconder no ruído acústico de fundo requer uma abordagem diferente. Em morcegos, essa abordagem é chamada de sombra acústica e espelho acústico. Ao aproximar-se de uma folha em um determinado ângulo, o morcego determina instantaneamente a presença ou ausência de uma provável presa. E se houver, o jantar está garantido.
Este estudo, segundo seus autores, poderá levar a comunidade científica a novas descobertas em acústica e ecolocalização, tanto em geral como no reino animal. Em qualquer caso, aprender algo novo sobre o mundo que o rodeia e as criaturas que nele vivem nunca foi uma coisa ruim.
Sexta-feira off-top:
Para sobreviver, às vezes não basta ser um excelente caçador. Quando há um frio incrível por toda parte e não há comida alguma, a única coisa que resta é dormir.
Fora do topo 2.0:
Alguns usam velocidade, alguns usam força e alguns só precisam ficar quietos como uma sombra.
Obrigado pela leitura, fiquem curiosos e tenham um ótimo final de semana pessoal! 🙂
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Fonte: habr.com