Звучна саботажа: механизам за генерисање ултразвучних кликова код мољаца као заштита од слепих мишева

Велики очњаци, снажне чељусти, брзина, невероватан вид и још много тога су карактеристике које грабежљивци свих раса и пруга користе у процесу лова. Плен, заузврат, такође не жели да седи склопљених шапа (крила, копита, пераја, итд.) И смишља све више и више нових начина да избегне нежељени блиски контакт са дигестивним системом предатора. Неки постају мајстори камуфлаже, неки се намажу отровом, а неки бацају утробу у лице преступника (здраво морски краставци). Али има и оних чији нам одбрамбени механизам није видљив, па чак ни чујан. Мољци су омиљена храна слепих мишева. Много милиона година, обојица су гланцали своје ултразвучне вештине. Мишеви га користе за проналажење плена, а мољци га користе за откривање предатора. Али „упозорен је наоружан“ није довољно за мољце, па су развили способност стварања „радио сметњи“ које ремете ултразвучни „визију“ слепих мишева. Како то раде, с обзиром на њихову 100% глувоћу, и колико је то ефикасно да им помогне да избегну смрт? Одговоре ћемо потражити у извештају истраживачке групе. Иди.

Основа истраживања

Када ловите ноћу, морате имати или врло добар вид, оштар њух или одличан слух. Слепи мишеви су у извесном смислу изабрали ово друго. Употреба ехолокације је веома корисна за слепе мишеве. Прво, ноћни лов ограничава број потенцијалних опасности и такмичења у потрази за храном. Друго, ноћу има пуно инсеката, што значи да су шансе за јело после 18:00 много веће.

Слепи мишеви производе ултразвук у различитим фреквентним опсегима у зависности од врсте. Штавише, чак и код једне врсте, фреквенција се временом мења: на почетку 130-150 кХз, а затим 30-40 кХз.

Током лова, слепи мишеви „емитују“ ултразвучне таласе који се „разбијају“ у објекте око њих, укључујући и могући плен. Одбијене таласе хвата слепи миш и он може маневрисати међу препрекама или прецизно фокусирати свој напад на плен.

Када је еволуција поделила таленте, мољци такође нису стајали по страни. Они су у стању да производе ултразвучну буку или лажне сигнале који убеђују слепог миша да су нејестиви. Неке врсте мољаца користе стридулацију. Овај необичан израз је врло лако објаснити: сећате се како цврчци „певају“ лети? Ово је стридулација. Још један светао, или боље речено звучни, мајстор овог талента су цикаде.

Алтернативни извор звукова код мољаца могу бити „кастањете“ за удараљке – модификоване гениталне структуре (да, научници су гениталије које производе звук звали кастањетети; да ли сте мислили да су људи из науке лишени креативности?).

Међутим, већина врста мољаца користи тимбале (не треба их мешати са чинелама) - посебне кутикуларне формације на површини тела са ваздушним „јастуком“ испод.

У студији која је данас прегледана, научници су обратили пажњу на род мољаца Ипономеута, у којем већина врста (а има их око стотину) у свом арсеналу има необичну формацију - провидну област на крилима без љуски између Цу1б вена.
и Цу2. Научници су открили да се уз ово подручје налази низ гребена, што може указивати на то да је ово подручје укључено у производњу звука кроз стридулацију (могуће).

На слици лево (А) област провидне формације је оцртана белом, а на слици десно (Б) СЕМ слике исте области.

Научници су поставили себи задатак да одговоре на бројна питања: да ли ово прозирно подручје производи звук или не, која су његова акустична својства (ако јесте) и како ове звукове мољац користи у свом животу.

Главни субјекти, који су требало да помогну у проналажењу одговора на горња питања, били су јединке две врсте лептира - И. евонимелла и И. цагнагелла.

Пронађите 10 разлика: И. евонимелла (лево) и И. цагнагелла (десно).

Субјекти су узети из дивљине док су још били у фази ларве. Добијене кукуљице су чуване у специјалним контејнерима 297 к 159 к 102 мм на температури од 21 °Ц.

Резултати посматрања

Научници су забележили слободне и фиксне летове испитаника: 15 слободних и 2 фиксна лета И. евонимелла; 9 забележених летова И. цагнагелла. Током лета, мољци су произвели идентичне ултразвучне кликове током сваког ударца крила (графикони испод).

Спектрограм ултразвучних кликова током једног откуцаја крила мољца.

Спектрограм изнад показује вишебојне области. Први (црвени) је фреквенцијски опсег звукова који производе мољци потфамилије Арцтиинае против слепих мишева. А други (плави) је слушни опсег слепих мишева врсте Ептесицус фусцус.

За време замаха забележена су укупно два ултразвучна импулса: један на почетку замаха и други на крају замаха. Учесталост кликова је била већа током првог импулса. Број кликова по импулсу, судећи по запажањима, поклапа се са бројем пруга у провидном подручју. Код И. евонимелла, просечна вредност кликова по 1 ултразвучном импулсу је 12.6 ± 1.7, а у провидној области има 11 пруга (обратите пажњу на нумерацију на СЕМ слици крила).

Затим су научници уклонили тимбале (површину од 260 к 800 µм) са 12 јединки И. евонимелла и снимили звукове током њиховог лета пре и после уклањања. Број кликова у периоду од 100 мс је такође пребројан, што је еквивалентно отприлике 3 откуцаја крила.

Седам особа није произвело кликове након уклањања, осам је произвело само 1 клик, а четири су произвеле кликове, али у мањем броју и са мањом амплитудом. Како се испоставило, код ова четири бубна подручја (провидна подручја) нису у потпуности уклоњена, па су искључена из даље анализе.

Експериментално, научници су потврдили да мољци обе тестне врсте производе звукове. Сада су одлучили да их тестирају на слух (20 јединки врсте И. евонимелла и 4 јединке И. цагнагелла).

Научници су пуштали ултразвук док су субјекти слободно летели у просторији за тестирање. Ниједан појединац није реаговао на ово. Експеримент је поновљен, али су јединке подељене по врстама у засебне контејнере, где су мировали. И опет, нико се није ни померио.

Истовремено, стављањем 10 јединки И. евонимелла у једну летачку комору, научници су видели реакцију испитаника једни на друге. И било је исто као и на претходним тестовима, односно ниједно.

Шта је са стридулацијом? Научници су проверили да ли су тест мољци показивали знаке трења било ког дела тела да би произвели звукове. А како се испоставило, нема их. Обратите пажњу на кретање крила мољца током контролисаног лета у видеу испод.

На овом видео снимку можемо видети какве промене се дешавају у положају крила и њихових делова током махања.

Са провидном површином која се проучава, није примећено трење на другим деловима тела мољца ни у једном тренутку током замаха. Али кликови се некако појављују. А то се дешава ротирањем задњег крила дуж његове осе од основе до врха током горње и доње фазе махања крила.

Детаљно испитивање овог процеса показало је да се при супинацији (ротационом померању удова) на почетку режња анални и југални део крила савијају у односу на његов предњи део дуж клавалног жлеба.

Лет мољца, поглед са стране.

Овај процес се одвија од врха до основе крила, тако да је укључена и провидна област. Током тога долази до ултразвучних кликова.

У горњој табели приказани су резултати анализе десет кликова снимљених у попречном правцу (90°) за све испитанике (14 И. евонимелла и 9 И. цагнагелла). Утврђени су спектрални параметри, трајање и амплитуда кликова.

Поред тога, извршена је анализа кликова (5 за сваку од 8 особа) хоризонталне оријентације (0°, 45°, 90° и 180°).

Просечан ниво звука осам субјеката И. евонимелла снимљених из четири правца: 0° - микрофон испред мољца, 45° - предња страна, 90° - бочна, 180° - задња.

Није било значајних разлика: 0° и 45°, З = 0,3, п = 1,0; 0° и 180°, З = -2,3, п = 0,13; 45° и 180°, З = -2,4, п = 0,11.

Научници су израчунали и на којој удаљености ће слепи мишеви чути кликове мољаца у зависности од њиховог положаја. Резултати су следећи: 6.0 ± 0.4 м на 0°, 6.5 ± 0.4 м на 45°, 7.9 ± 0.7 м на 90° и 5.6 ± 0.4 м на 180°. Ови индикатори су приказани у горњем графикону (В).

И овде на графикону А видимо амплитуду рефлектованог звука, која варира у опсегу од −35 ... −43 дБ на фреквенцијама у опсегу од 20 ... 160 кХз.

Овде можете послушати аудио снимак звукова мољца.

За детаљнији поглед на студију, топло препоручујем да је погледате саопштавају научници.

Епилог

Еволуција може бити непринципијелна, немилосрдна, чудна, па чак и иронична, као што показује пример проучаваних мољаца. Иако потпуно глува, ова створења нису без „гласа“. Користећи прозирна подручја на својим крилима током махања, мољци производе ултразвучне кликове који збуњују слепе мишеве жељне да их уживају.

Оваква необична адаптација је чињеница, али ће изазвати још много дебата о томе како је настала, кроз које еволуционе промене су прошли мољци да би развили такав механизам и где је све почело.

Још једном смо добили потврду да је свет пун невероватних створења која не престају да одушевљавају својим талентима о којима нисмо ни слутили.

И, наравно, оффтопиц петком:

Овде је вероватно сваком ко пати од мотефобије (страха од мољаца) срце стало од ужаса.

Хвала на читању, останите радознали и угодан викенд момци.

Хвала вам што сте остали са нама. Да ли вам се свиђају наши чланци? Желите да видите још занимљивијег садржаја? Подржите нас тако што ћете наручити или препоручити пријатељима, 30% попуста за кориснике Хабра на јединствени аналог сервера почетног нивоа, који смо ми измислили за вас: Цела истина о ВПС (КВМ) Е5-2650 в4 (6 језгара) 10ГБ ДДР4 240ГБ ССД 1Гбпс од 20 долара или како делити сервер? (доступно са РАИД1 и РАИД10, до 24 језгра и до 40 ГБ ДДР4).

ВПС (КВМ) Е5-2650 в4 (6 језгара) 10ГБ ДДР4 240ГБ ССД 1Гбпс бесплатно до пролећа при плаћању за период од шест месеци или више, можете наручити овде.

Делл Р730кд 2 пута јефтинији? Само овде 2 к Интел Додеца-Цоре Ксеон Е5-2650в4 128ГБ ДДР4 6к480ГБ ССД 1Гбпс 100 ТВ од 249 УСД у Холандији и САД! Читали о Како изградити инфраструктурну корпорацију. класе уз коришћење Делл Р730кд Е5-2650 в4 сервера у вредности од 9000 евра за пени?

Извор: ввв.хабр.цом