În lumea vieții sălbatice, vânătorii și prada se joacă în mod constant la prinderea din urmă, atât la propriu, cât și la figurat. De îndată ce un vânător dezvoltă noi abilități prin evoluție sau prin alte metode, prada se adaptează la acestea pentru a nu fi mâncată. Acesta este un joc de poker fără sfârșit, cu pariuri în continuă creștere, al cărui câștigător primește cel mai valoros premiu - viața. Recent ne-am gândit deja , care se bazează pe generarea de interferențe ultrasonice. Printre insectele care sunt o delicatesă pentru ecolocatoarele înaripate, mascarea semnalului lor ultrasonic este o abilitate vitală. Cu toate acestea, liliecii nu vor să rămână înfometați, așa că au o abilitate în arsenalul lor care le permite să vadă prada în ciuda camuflajului lor. Cum se joacă liliecii în rolul lui Sauron, cât de eficiente sunt tacticile lor de vânătoare și cum îi ajută frunzele plantelor în acest sens? Aflăm despre acest lucru din raportul grupului de cercetare. Merge.
Baza cercetării
Liliecii au evocat întotdeauna o serie de sentimente în oameni: de la curiozitate și reverență până la frică și dezgust. Și acest lucru este destul de de înțeles, deoarece, pe de o parte, aceste creaturi sunt vânători excelenți, folosind practic doar auzul în timpul vânătorii și, pe de altă parte, sunt creaturi înfiorătoare de noapte care intră în păr și se străduiesc să muște pe toată lumea (aceste , desigur, sunt mituri generate de fricile umane) . Este greu să iubești un animal care este asociat în cultura populară cu Dracula și Chupacabra.
Hei, nu sunt deloc înfricoșător.
Dar oamenii de știință sunt oameni imparțiali, nu le pasă cum arăți sau ce mănânci. Fie că ești un iepure pufos sau un liliac, ei vor fi bucuroși să efectueze câteva experimente asupra ta și apoi să-ți disece creierul pentru a finaliza imaginea. Bine, să lăsăm umorul negru (cu un sâmbure de adevăr) deoparte și să ne apropiem de subiect.
După cum știm deja, principalul instrument al liliecilor în timpul vânătorii este auzul. Șoarecii sunt activi noaptea datorită mai puținilor concurenți/pericole și mai multor pradă. Emițând unde ultrasunete, liliecii preiau toate semnalele de întoarcere care sară de obiectele din jurul lor, inclusiv posibile prade.
Emiterea de zgomot ultrasonic de mascare este, desigur, mișto, dar nu toți solicitanții pentru postul de cină pentru lilieci au un asemenea talent. Dar chiar și insectele mediocre își pot ascunde locația. Pentru a face acest lucru, trebuie să fuzioneze cu mediul, dar nu ca Predatorul din filmul cu același nume, pentru că vorbim despre sunet. Pădurea noaptea este plină de sunete dintr-o varietate de surse, dintre care unele sunt zgomote de fundal. Dacă o insectă stă, de exemplu, nemișcată pe o frunză, atunci există o probabilitate mare de a se pierde în acest zgomot de fond și de a supraviețui până dimineața.
Având în vedere acest lucru, mulți oameni de știință credeau că o astfel de pradă pentru lilieci era pur și simplu de neatins, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Unele specii de lilieci au fost încă capabile să rezolve ghicitoarea insectelor „invizibile” și să le prindă cu succes. Rămâne întrebarea - cum? Pentru a răspunde la această întrebare, oamenii de știință de la Institutul de Cercetare Tropical Smithsonian au folosit un senzor biomimetic care înregistrează orice fluctuații ale ecourilor de la insectele care stau în liniște pe frunze (adică se ascund). Apoi, oamenii de știință au calculat căile ideale de atac, adică traiectorii de zbor și unghiurile de capturare a prăzii pentru lilieci, care pot ajuta la ocolirea camuflajului. Apoi și-au testat calculele și teoriile în practică, observând liliecii atacând prada camuflata. Este curios că frunzele pe care s-au așezat insectele atât de lipsite de griji au servit drept unealtă pentru prinderea lor.
Nu este ea o frumusețe?
Subiecții din acest studiu au fost 4 masculi din specia Micronycteris microtis (liliac comun cu urechi mari), care au fost capturați în habitatul lor natural de pe insula Barro Colorado (Panama). În timpul experimentelor s-a folosit o cușcă specială (1.40 × 1.00 × 0.80 m) situată în pădurea de pe insulă. Oamenii de știință au înregistrat date despre zborurile indivizilor plasați în această cușcă. În noaptea următoare după capturare, au început experimentele propriu-zise. Un individ a fost pus într-o cușcă și a trebuit să găsească și să prindă „prada camuflata”. Nu au fost efectuate mai mult de 1 ore de experimente cu un individ (16 nopți a câte 2 ore fiecare) pentru a minimiza efectul memoriei spațiale și al stresului asupra animalului. După experimente, toți liliecii au fost eliberați în același loc în care au fost prinși.
Cercetătorii au avut două teorii principale pentru a explica modul în care liliecii vânează prada camuflata: teoria umbrei acustice și teoria oglinzii acustice.
Efectul de „umbră acustică” apare atunci când un obiect de pe suprafața unei foi disipează energia ecoului, reducând astfel puterea ecoului de pe suprafața foii. Pentru a maximiza umbra acustică a unui obiect, liliacul ar trebui să se apropie direct din față într-o direcție perpendiculară pe suprafața de fundal (1A).
Imaginea #1
În cazul unei oglinzi acustice, liliecii de pădure acționează ca rudele lor de traul, care captează prada de pe suprafața unui rezervor. Semnalele de ecolocație emise la un unghi mic față de suprafața apei sunt reflectate de un liliac de vânătoare. Dar ecoul posibilei pradă este reflectat înapoi la liliac (1B).
Cercetătorii au sugerat că frunzele acționează ca suprafața apei, adică. acționează ca un reflector de semnal (1S). Dar pentru efectul complet al oglinzii, este necesar un anumit unghi de atac.
Conform teoriei umbririi acustice, liliecii ar trebui să atace prada din direcția frontală, ca să spunem așa, frontal, pentru că în acest caz umbrirea va fi cea mai puternică. Dacă se folosește o oglindă acustică, atunci atacul trebuie să aibă loc la un unghi maxim. Pentru a stabili ce unghi de atac ar putea fi optim, oamenii de știință au efectuat măsurători acustice la unghiuri diferite față de foaie.
După finalizarea calculelor și testarea teoriilor, s-au efectuat teste comportamentale folosind lilieci vii, iar rezultatele observaționale au fost comparate cu rezultatele modelării teoretice.
Rezultatele calculelor și observațiilor
Imaginea #2
În primul rând, un model acustic (cupolă) al frunzei cu și fără pradă a fost creat prin combinarea tuturor ecourilor la diferite unghiuri de atac într-o singură imagine. Ca urmare, au fost obținute 541 de poziții pe 9 traiectorii semicirculare în jurul foii (2A).
Pentru fiecare punct pe care l-am calculat densitatea spectrală de putere* и dimensiune acustica* (TS - puterea țintei) ținte (adică intensitatea ecoului) pentru 5 game de frecvență diferite care corespund aproximativ componentelor armonice ale semnalului de liliac de ieșire (2V).
Densitatea spectrală de putere* — funcția de distribuție a puterii semnalului în funcție de frecvență.
Dimensiunea acustica* (sau puterea acustică țintă) este o măsură a ariei unui obiect în ceea ce privește semnalul acustic de răspuns.
Pe imagine 2S sunt prezentate rezultatele unghiurilor de atac derivate, care sunt unghiurile dintre normala relativă la suprafața foii din centrul extracției și poziția sursei de semnal, i.e. băţ.
Imaginea #3
Observațiile au arătat că ambele tipuri de foi (cu și fără producție) în toate intervalele de frecvență demonstrează cea mai mare dimensiune acustică la unghiuri < 30° (părțile centrale ale graficelor). 3A и 3B) și dimensiunea acustică mai mică la unghiuri ≥ 30° (partea exterioară a graficelor de pe 3A и 3B).
Изображение 3A confirmă faptul că foaia acționează de fapt ca o oglindă acustică, adică la unghiuri < 30° se generează un ecou specular puternic, iar la ≥ 30° ecoul este reflectat de sursa sonoră.
Comparația unei frunze cu prada de pe ea (3A) și fără producție (3V) au arătat că prezența prăzii crește dimensiunea acustică a țintei la unghiuri ≥ 30°. În acest caz, efectul eco-acustic al prăzii asupra unei frunze este cel mai bine văzut când se trasează TS indus de pradă, adică. diferențele de TS între o frunză cu și fără pradă (3S).
De asemenea, este de remarcat faptul că o creștere a dimensiunii acustice a țintei la unghiuri ≥ 30° este observată numai în cazul frecvențelor înalte; la frecvențe joase nu există niciun efect suplimentar.
Calculele de mai sus au făcut posibilă determinarea gamei teoretice de unghiuri de atac în cazul implementării teoriei reflexiei oglinzii - 42°...78°. În acest interval, aceeași creștere a dimensiunii țintei acustice de la 6 la 10 dB a fost observată la frecvențe mai mari (>87 kHz), ceea ce este în concordanță cu datele acustice ale liliecilor M. microtis.
Această metodă de vânătoare (în unghi, ca să spunem așa) permite prădătorului să determine foarte rapid prezența/absența prăzii pe frunză: un ecou slab și de joasă frecvență - frunza este goală, un ecou puternic și de bandă largă - există un deliciu gustos pe frunză.
Dacă luăm în considerare teoria umbrei acustice, atunci unghiul de atac ar trebui să fie mai mic de 30. În acest caz, conform calculelor, interferența dintre semnalele de eco ale frunzei și pradă este maximă, ceea ce duce la o scădere a TS în comparație. la ecoul frunzei fără pradă, adică. acest lucru are ca rezultat umbrirea acustică.
Am terminat cu calculele, să trecem la observații.
În timpul observațiilor au fost folosite ca pradă diverse insecte din alimentația liliecilor, situate pe o frunză artificială. Folosind două camere de mare viteză și un microfon cu ultrasunete, s-au făcut înregistrări ale comportamentului liliecilor când se apropie de pradă. Din înregistrările rezultate, au fost reconstruite 33 de trasee de zbor ale liliecilor care se apropie și aterizează pe pradă.
Liliacul își atacă prada.
Traiectoriile de zbor s-au bazat pe poziția nărilor liliecilor în timpul fiecărui cadru pe măsură ce își transmiteau semnalul.
După cum era de așteptat, observațiile au arătat că liliecii s-au apropiat de pradă într-un unghi.
Imaginea #4
Pe imagine 4A arată o hartă XNUMXD a traiectoriilor de atac al prăzii. S-a constatat, de asemenea, că distribuția unghiurilor de atac urmează curbele de mărime acustică pentru frecvențe mai mari (4V).
Toți subiecții au atacat ținta la unghiuri <30° și au evitat în mod clar mai multe direcții frontale. Dintre toate unghiurile de atac observate în timpul experimentelor, 79,9% au fost în intervalul optim prezis de 42°...78°. Pentru a fi și mai precis, 44,5% din toate unghiurile au fost în intervalul 60°...72°.
Prada atacă sub un unghi și spectrograme ale semnalului acustic emis.
O altă observație este faptul că liliecii nu și-au atacat niciodată prada de sus, așa cum sugeraseră alți cercetători.
Pentru o privire mai detaliată asupra nuanțelor studiului, vă recomand să aruncați o privire la и către el.
Epilog
Utilizarea ecolocației ca principal și uneori singurul instrument de vânătoare este deja un fenomen unic și uimitor. Cu toate acestea, liliecii nu încetează să uimească, demonstrând tactici de atac mult mai complexe decât se credea anterior. Găsirea și prinderea unei prade care nu se ascunde nu este dificilă, dar găsirea și capturarea unei insecte care încearcă să se ascundă în zgomotul de fond acustic necesită o abordare diferită. La lilieci, această abordare se numește umbră acustică și oglindă acustică. Apropiindu-se de o frunză la un anumit unghi, liliacul determină instantaneu prezența sau absența prăzii probabile. Și dacă există unul, atunci cina este garantată.
Acest studiu, potrivit autorilor săi, poate conduce comunitatea științifică la noi descoperiri în acustică și localizare a ecoului, atât în general, cât și în regnul animal. În orice caz, să înveți ceva nou despre lumea care te înconjoară și despre creaturile care trăiesc în ea nu a fost niciodată un lucru rău.
Vineri off-top:
Pentru a supraviețui, uneori nu este suficient să fii un vânător excelent. Când este un frig incredibil de jur împrejur și nu există deloc mâncare, rămâne doar să dormi.
Off-top 2.0:
Unii folosesc viteza, alții folosesc puterea, iar alții trebuie doar să fie liniștiți ca o umbră.
Mulțumesc pentru citit, rămâneți curioși și să aveți un weekend minunat băieți! 🙂
Vă mulțumim că ați rămas cu noi. Vă plac articolele noastre? Vrei să vezi mai mult conținut interesant? Susține-ne plasând o comandă sau recomandând prietenilor, Reducere de 30% pentru utilizatorii Habr la un analog unic de servere entry-level, care a fost inventat de noi pentru tine: (disponibil cu RAID1 și RAID10, până la 24 de nuclee și până la 40 GB DDR4).
Dell R730xd de 2 ori mai ieftin? Numai aici in Olanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - de la 99 USD! Citește despre
Sursa: www.habr.com