V svetu divjih živali se lovci in plen nenehno igrajo dohitevanja, tako dobesedno kot v prenesenem pomenu. Takoj ko lovec z evolucijo ali drugimi metodami razvije nove veščine, se jim plen prilagodi, da ga ne pojedo. To je neskončna igra pokra z nenehno naraščajočimi stavami, katerih zmagovalec prejme najdragocenejšo nagrado - življenje. Pred kratkim smo že razmišljali , ki temelji na ustvarjanju ultrazvočnih motenj. Med žuželkami, ki so poslastica za krilate eholokatorje, je prikrivanje njihovega ultrazvočnega signala pomembna veščina. Vendar pa netopirji nočejo ostati lačni, zato imajo v svojem arzenalu spretnost, ki jim kljub kamuflaži omogoča, da vidijo plen. Kako natančno netopirji igrajo vlogo Saurona, kako učinkovite so njihove lovske taktike in kako jim pri tem pomagajo listi rastlin? O tem izvemo iz poročila raziskovalne skupine. pojdi
Raziskovalna osnova
Netopirji so v ljudeh vedno vzbujali vrsto občutkov: od radovednosti in spoštovanja do popolnega strahu in gnusa. In to je povsem razumljivo, saj so po eni strani ta bitja odlični lovci, ki med lovom uporabljajo tako rekoč le sluh, po drugi strani pa so grozljiva nočna bitja, ki se zlezejo v lase in si prizadevajo ugrizniti vsakogar (ti so seveda miti, ki jih ustvarjajo človeški strahovi). Težko je vzljubiti žival, ki jo popularna kultura povezuje z Drakulo in Čupakabro.
Hej, sploh nisem strašen.
Toda znanstveniki so nepristranski ljudje, vseeno jim je, kako izgledate ali kaj jeste. Ne glede na to, ali ste puhast zajec ali netopir, na vas bodo z veseljem izvedli nekaj poskusov, nato pa vam za popolno sliko tudi secirali možgane. V redu, pustimo črni humor (z zrnom resnice) ob strani in se približamo bistvu.
Kot že vemo, je glavno orodje netopirjev med lovom sluh. Miši so aktivne ponoči zaradi manj tekmovalcev/nevarnosti in več plena. Z oddajanjem ultrazvočnih valov netopirji poberejo vse povratne signale, ki se odbijajo od predmetov okoli njih, vključno z morebitnim plenom.
Oddajanje maskirnega ultrazvočnega hrupa je seveda kul, vendar nimajo vsi kandidati za položaj večerje za netopirje takšnega talenta. Toda tudi povprečne žuželke lahko skrijejo svojo lokacijo. Za to se morajo zliti z okoljem, vendar ne tako kot Predator iz istoimenskega filma, saj govorimo o zvoku. Gozd je ponoči poln zvokov iz različnih virov, med katerimi so nekateri hrup iz ozadja. Če žuželka sedi, recimo, nepremično na listu, potem obstaja velika verjetnost, da se izgubi v tem hrupu v ozadju in preživi do jutra.
Glede na to so mnogi znanstveniki verjeli, da je tak plen za netopirje preprosto nedosegljiv, vendar to ni povsem res. Nekaterim vrstam netopirjev je še uspelo rešiti uganko »nevidnih« žuželk in jih uspešno ujeti. Ostaja vprašanje – kako? Da bi odgovorili na to vprašanje, so znanstveniki iz Smithsonian Tropical Research Institute uporabili biomimetični senzor, ki beleži kakršna koli nihanja v odmevih žuželk, ki tiho sedijo na listih (tj. skrivajo se). Nato so znanstveniki izračunali idealne napadalne poti, to je trajektorije leta in kote zajemanja plena za netopirje, ki lahko pomagajo obiti kamuflažo. Nato so svoje izračune in teorije preizkusili v praksi z opazovanjem netopirjev, ki napadajo kamufliran plen. Zanimivo je, da so listi, na katerih so žuželke tako brezskrbno sedele, služili kot orodje za njihovo lovljenje.
Ali ni lepotica?
Subjekti v tej raziskavi so bili 4 samci vrste Micronycteris microtis (navadni velikouhi netopir), ki so bili ujeti v njihovem naravnem habitatu na otoku Barro Colorado (Panama). Med poskusi je bila uporabljena posebna kletka (1.40 × 1.00 × 0.80 m), ki se nahaja v gozdu na otoku. Znanstveniki so zabeležili podatke o poletih posameznikov, nameščenih v to kletko. Naslednjo noč po zajetju so se začeli dejanski poskusi. En posameznik je bil postavljen v kletko in je moral poiskati in ujeti "zakamuflirani plen". Z enim posameznikom niso izvedli več kot 1 ur poskusov (16 noči po 2 ur), da bi zmanjšali učinek prostorskega spomina in stresa na žival. Po poskusih so vse netopirje izpustili na isto mesto, kjer so jih ujeli.
Raziskovalci imajo dve glavni teoriji za razlago, kako netopirji lovijo kamufliran plen: teorijo akustične sence in teorijo akustičnega ogledala.
Učinek "akustične sence" se pojavi, ko predmet na površini lista razprši energijo odmeva in s tem zmanjša moč odmeva s površine lista. Da bi povečali akustično senco predmeta, se mora netopir približati neposredno od spredaj v smeri, ki je pravokotna na površino ozadja (1A).
Slika #1
V primeru akustičnega zrcala se gozdni netopirji obnašajo kot njihovi sorodniki vlečnih mrež, ki lovijo plen s površine rezervoarja. Eholokacijski signali, oddani pod nizkim kotom na vodno gladino, se odbijajo od lovskega netopirja. Toda odmev možnega plena se odbije nazaj do netopirja (1B).
Raziskovalci so predlagali, da listi delujejo kot površina vode, tj. deluje kot reflektor signala (1S). Toda za popoln učinek zrcala je potreben določen vpadni kot.
Po teoriji akustičnega senčenja bi morali netopirji plen napadati s frontalne smeri, tako rekoč čelno, saj bo v tem primeru senčenje najmočnejše. Če se uporablja akustično ogledalo, mora biti napad izveden pod največjim kotom. Da bi ugotovili, kateri vpadni kot bi lahko bil optimalen, so znanstveniki opravili akustične meritve pod različnimi koti glede na ploščo.
Po zaključku izračunov in testiranju teorij so bili izvedeni vedenjski testi z uporabo živih netopirjev in rezultati opazovanja primerjani z rezultati teoretičnega modeliranja.
Rezultati izračunov in opazovanj
Slika #2
Najprej je bil ustvarjen akustični model (kupola) lista s plenom in brez njega z združevanjem vseh odmevov pod različnimi vpadnimi koti v eno sliko. Kot rezultat je bilo pridobljenih 541 položajev na 9 polkrožnih trajektorijah okoli lista (2А).
Za vsako točko smo izračunali spektralna gostota moči* и akustična velikost* (TS - moč cilja) cilje (tj. intenzivnost odmeva) za 5 različnih frekvenčnih območij, ki približno ustrezajo harmonskim komponentam odhajajočega signala netopirja (2V).
Spektralna gostota moči* — funkcija porazdelitve moči signala glede na frekvenco.
Akustična velikost* (ali ciljna zvočna moč) je merilo površine predmeta v smislu odzivnega zvočnega signala.
Na sliki 2S prikazani so rezultati izpeljanih vpadnih kotov, ki so koti med normalo glede na površino lista v središču izvleka in položajem vira signala, tj. netopir.
Slika #3
Opazovanja so pokazala, da imata obe vrsti plošč (z in brez proizvodnje) v vseh frekvenčnih območjih največjo akustično velikost pri kotih < 30° (osrednji deli grafov). 3A и 3B) in manjša akustična velikost pri kotih ≥ 30° (zunanji del grafov na 3A и 3B).
Изображение 3А potrjuje, da plošča dejansko deluje kot akustično ogledalo, to je, da pri kotih < 30° nastane močan zrcalni odmev, pri ≥ 30° pa se odmev odbije od vira zvoka.
Primerjava lista s plenom na njem (3А) in brez proizvodnje (3V) je pokazalo, da prisotnost plena poveča akustično velikost tarče pod koti ≥ 30 °. V tem primeru je eho-akustični učinek plena na list najbolje viden pri risanju TS, ki ga povzroči plen, tj. razlike v TS med listom s plenom in brez njega (3S).
Omeniti velja tudi, da je povečanje akustične velikosti tarče pri kotih ≥ 30° opaziti le pri visokih frekvencah, pri nizkih frekvencah pa dodatnega učinka sploh ni.
Zgornji izračuni so omogočili določitev teoretičnega obsega vpadnih kotov v primeru izvajanja teorije zrcalne refleksije - 42°...78°. V tem območju so pri višjih frekvencah (>6 kHz) opazili enako povečanje velikosti akustične tarče s 10 na 87 dB, kar je skladno z akustičnimi podatki netopirjev M. microtis.
Ta metoda lova (tako rekoč pod kotom) omogoča plenilcu, da zelo hitro ugotovi prisotnost/odsotnost plena na listu: šibek in nizkofrekvenčni odmev - list je prazen, močan in širokopasovni odmev - obstaja okusna poslastica na listih.
Če upoštevamo teorijo akustične sence, mora biti vpadni kot manjši od 30. V tem primeru je po izračunih interferenca med odmevnimi signali lista in plena največja, kar vodi do zmanjšanja TS v primerjavi na odmev lista brez plena, tj. to ima za posledico akustično senčenje.
Končali smo z izračuni, preidimo na opazovanja.
Med opazovanjem so kot plen uporabljali različne žuželke iz prehrane netopirjev, ki se nahajajo na umetnem listu. Z dvema hitrima kamerama in ultrazvočnim mikrofonom so posneli vedenje netopirjev ob približevanju plenu. Iz nastalih posnetkov je bilo rekonstruiranih 33 poti leta netopirjev, ki se približujejo in pristajajo na plen.
Netopir napade svoj plen.
Pot leta je temeljila na položaju nosnic netopirjev med vsakim posnetkom, ko so oddajali svoj signal.
Kot je bilo pričakovano, so opazovanja pokazala, da so se netopirji plenu približali pod kotom.
Slika #4
Na sliki 4А prikazuje XNUMXD zemljevid poti napada na plen. Ugotovljeno je bilo tudi, da porazdelitev vpadnih kotov sledi krivuljam akustične velikosti za višje frekvence (4V).
Vsi subjekti so napadli tarčo pod koti <30° in se očitno izogibali bolj čelnim smerem. Od vseh vpadnih kotov, opazovanih med poskusi, jih je bilo 79,9 % v predvidenem optimalnem območju 42°...78°. Če smo še bolj natančni, je bilo 44,5 % vseh kotov v območju 60°...72°.
Napad plena pod kotom in spektrogrami oddanega zvočnega signala.
Druga ugotovitev je dejstvo, da netopirji nikoli niso napadli svojega plena od zgoraj, kot so predlagali drugi raziskovalci.
Za podrobnejši vpogled v nianse študije priporočam ogled и njemu.
Epilog
Uporaba eholokacije kot glavnega in včasih edinega orodja za lov je že zelo edinstven in neverjeten pojav. Vendar pa netopirji nikoli ne nehajo presenečati, saj prikazujejo veliko bolj zapleteno taktiko napada, kot se je prej mislilo. Najti in ujeti plen, ki se ne skriva, ni težko, iskanje in ujetje žuželke, ki se poskuša skriti v akustični hrup v ozadju, pa zahteva drugačen pristop. Pri netopirjih se ta pristop imenuje akustična senca in akustično ogledalo. Ko se netopir približa listu pod določenim kotom, takoj ugotovi prisotnost ali odsotnost verjetnega plena. In če je, potem je večerja zagotovljena.
Ta študija, po mnenju njenih avtorjev, lahko vodi znanstveno skupnost do novih odkritij v akustiki in lokaciji odmeva, tako na splošno kot med živalskim kraljestvom. Vsekakor pa spoznati nekaj novega o svetu, ki te obdaja, in bitjih, ki v njem živijo, nikoli ni bilo slabo.
petek off-top:
Za preživetje včasih ni dovolj biti odličen lovec. Ko je naokoli neverjeten mraz, hrane pa sploh ni, ostane samo spanje.
Off-top 2.0:
Nekateri uporabljajo hitrost, nekateri moč, nekateri pa morajo biti tihi kot senca.
Hvala za branje, ostanite radovedni in lep vikend fantje! 🙂
Hvala, ker ste ostali z nami. So vam všeč naši članki? Želite videti več zanimivih vsebin? Podprite nas tako, da oddate naročilo ali priporočite prijateljem, 30% popust za uporabnike Habr na edinstvenem analogu začetnih strežnikov, ki smo ga izumili za vas: (na voljo z RAID1 in RAID10, do 24 jeder in do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2-krat cenejši? Samo tukaj na Nizozemskem! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - od 99 $! Preberite o
Vir: www.habr.com