ในโลกของสัตว์ป่า นักล่าและเหยื่อต่างไล่ตามกันอย่างต่อเนื่อง ทั้งตามตัวอักษรและในเชิงเปรียบเทียบ ทันทีที่นักล่าพัฒนาทักษะใหม่ผ่านวิวัฒนาการหรือวิธีการอื่น เหยื่อจะปรับตัวเข้ากับพวกมันเพื่อไม่ให้ถูกกิน นี่คือเกมโป๊กเกอร์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดพร้อมการเดิมพันที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ชนะจะได้รับรางวัลที่มีค่าที่สุด - ชีวิต ล่าสุดเราได้พิจารณาแล้ว ซึ่งขึ้นอยู่กับการสร้างสัญญาณรบกวนอัลตราโซนิก ในบรรดาแมลงที่เป็นอาหารอันโอชะสำหรับเครื่องตรวจตำแหน่งสะท้อนเสียงมีปีก การปกปิดสัญญาณอัลตราโซนิกถือเป็นทักษะที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ค้างคาวไม่ต้องการที่จะหิวโหย ดังนั้นพวกมันจึงมีทักษะในคลังแสงที่ช่วยให้พวกมันมองเห็นเหยื่อได้แม้จะพรางตัวก็ตาม ค้างคาวคอสเพลย์เป็นเซารอนได้อย่างไร กลยุทธ์การล่าสัตว์ของพวกมันมีประสิทธิภาพเพียงใด และใบพืชช่วยพวกมันในเรื่องนี้ได้อย่างไร เราเรียนรู้เรื่องนี้จากรายงานของกลุ่มวิจัย ไป.
พื้นฐานการวิจัย
ค้างคาวมักกระตุ้นความรู้สึกต่างๆ ในตัวผู้คน ตั้งแต่ความอยากรู้อยากเห็นและความเคารพ ไปจนถึงความกลัวและความรังเกียจโดยสิ้นเชิง และนี่ก็ค่อนข้างเข้าใจได้เพราะในอีกด้านหนึ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เป็นนักล่าที่ยอดเยี่ยมโดยใช้การได้ยินเพียงอย่างเดียวในระหว่างการล่าและในทางกลับกันพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตกลางคืนที่น่าขนลุกที่เข้าไปในเส้นผมและพยายามกัดทุกคน (สิ่งเหล่านี้ แน่นอนว่าเป็นตำนานที่เกิดจากความกลัวของมนุษย์) เป็นการยากที่จะรักสัตว์ที่มีความเกี่ยวข้องกับแดร็กคูล่าและชูปาคาบราในวัฒนธรรมสมัยนิยม
เฮ้ ฉันไม่น่ากลัวเลย
แต่นักวิทยาศาสตร์เป็นคนที่เป็นกลาง พวกเขาไม่สนใจว่าคุณหน้าตาเป็นอย่างไรหรือกินอะไร ไม่ว่าคุณจะเป็นกระต่ายขนฟูหรือค้างคาว พวกมันยินดีที่จะทำการทดลองกับคุณ จากนั้นจึงผ่าสมองของคุณเพื่อทำให้ภาพสมบูรณ์ เอาล่ะ ทิ้งอารมณ์ขันอันมืดมน (พร้อมความจริงบางส่วน) ไว้ข้าง ๆ และเข้าใกล้ประเด็นมากขึ้น
ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าเครื่องมือหลักของค้างคาวในระหว่างการล่าสัตว์คือการได้ยิน หนูออกหากินในเวลากลางคืนเนื่องจากมีคู่แข่ง/อันตรายน้อยกว่าและมีเหยื่อมากกว่า ด้วยการปล่อยคลื่นอัลตราโซนิก ค้างคาวจะรับสัญญาณที่สะท้อนกลับจากวัตถุรอบๆ ตัว รวมถึงเหยื่อที่เป็นไปได้ด้วย
แน่นอนว่าการปล่อยเสียงอัลตราโซนิกที่ปิดบังนั้นเจ๋ง แต่ไม่ใช่ผู้สมัครทุกคนในตำแหน่งอาหารค่ำสำหรับค้างคาวที่มีความสามารถเช่นนั้น แต่แม้แต่แมลงธรรมดา ๆ ก็สามารถซ่อนตำแหน่งของพวกมันได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกเขาจำเป็นต้องรวมเข้ากับสภาพแวดล้อม แต่ไม่เหมือนกับ Predator จากภาพยนตร์ชื่อเดียวกัน เพราะเรากำลังพูดถึงเรื่องเสียง ป่าในตอนกลางคืนเต็มไปด้วยเสียงจากแหล่งต่างๆ ซึ่งบางแหล่งเป็นเสียงพื้นหลัง หากแมลงนั่งนิ่ง ๆ บนใบไม้ก็มีโอกาสสูงที่จะหลงทางในเสียงพื้นหลังและมีชีวิตรอดจนถึงเช้า
ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนจึงเชื่อว่าการล่าเหยื่อค้างคาวเช่นนี้ไม่สามารถบรรลุได้ แต่ก็ไม่เป็นความจริงทั้งหมด ค้างคาวบางสายพันธุ์ยังสามารถไขปริศนาแมลงที่ "มองไม่เห็น" และจับพวกมันได้สำเร็จ คำถามยังคงอยู่ - อย่างไร? เพื่อตอบคำถามนี้ นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยเขตร้อนสมิธโซเนียนใช้เซ็นเซอร์ชีวเลียนแบบที่บันทึกความผันผวนของเสียงสะท้อนจากแมลงที่นั่งเงียบๆ บนใบไม้ (เช่น การซ่อนตัว) ต่อไป นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณเส้นทางการโจมตีในอุดมคติ ซึ่งก็คือ วิถีการบินและมุมจับเหยื่อของค้างคาว ซึ่งสามารถช่วยหลีกเลี่ยงการพรางตัวได้ จากนั้นพวกเขาทดสอบการคำนวณและทฤษฎีในทางปฏิบัติโดยสังเกตค้างคาวโจมตีเหยื่อที่พรางตัว น่าแปลกใจที่ใบไม้ที่แมลงนั่งอย่างไร้กังวลนั้นทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการจับพวกมัน
เธอไม่สวยเหรอ?
อาสาสมัครในการศึกษานี้คือตัวผู้ 4 ตัวในสายพันธุ์ Micronycteris microtis (ค้างคาวหูใหญ่ทั่วไป) ซึ่งถูกจับได้ในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติบนเกาะบาร์โรโคโลราโด (ปานามา) ในระหว่างการทดลอง มีการใช้กรงพิเศษ (1.40 × 1.00 × 0.80 ม.) ซึ่งตั้งอยู่ในป่าบนเกาะ นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกข้อมูลเกี่ยวกับเที่ยวบินของบุคคลที่อยู่ในกรงนี้ คืนถัดมาหลังจากการจับกุม การทดลองจริงก็เริ่มขึ้น บุคคลหนึ่งถูกวางไว้ในกรงและต้องหาและจับ "เหยื่อที่พรางตัว" ทำการทดลองไม่เกิน 1 ชั่วโมงกับบุคคลหนึ่งคน (16 คืน ครั้งละ 2 ชั่วโมง) เพื่อลดผลกระทบของความจำเชิงพื้นที่และความเครียดที่มีต่อสัตว์ หลังการทดลอง ค้างคาวทุกตัวถูกปล่อยในบริเวณเดียวกับที่ถูกจับได้
นักวิจัยมีสองทฤษฎีหลักเพื่ออธิบายว่าค้างคาวล่าเหยื่อที่พรางตัวได้อย่างไร: ทฤษฎีเงาสะท้อนเสียงและทฤษฎีกระจกสะท้อนเสียง
เอฟเฟกต์ "เงาอะคูสติก" เกิดขึ้นเมื่อวัตถุบนพื้นผิวของแผ่นกระจายพลังงานเสียงสะท้อน ดังนั้นจึงลดความแรงของเสียงสะท้อนจากพื้นผิวแผ่น เพื่อเพิ่มเงาเสียงของวัตถุให้สูงสุด ไม้ตีควรเข้าใกล้จากด้านหน้าโดยตรงในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวพื้นหลัง (1A).
รูปภาพ #1
ในกรณีของกระจกกันเสียง ค้างคาวป่าจะทำหน้าที่เหมือนอวนลากซึ่งจับเหยื่อจากผิวน้ำในอ่างเก็บน้ำ สัญญาณ Echolocation ที่ปล่อยออกมาในมุมต่ำถึงผิวน้ำจะสะท้อนจากค้างคาวล่าสัตว์ แต่เสียงสะท้อนจากเหยื่อที่เป็นไปได้จะสะท้อนกลับไปยังค้างคาว (1B).
นักวิจัยแนะนำว่าใบไม้ทำหน้าที่เหมือนผิวน้ำ กล่าวคือ ทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนสัญญาณ (1S). แต่เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์เต็มที่ของกระจก จำเป็นต้องมีมุมโจมตีที่แน่นอน
ตามทฤษฎีของการบังเสียงแบบอะคูสติก ค้างคาวควรโจมตีเหยื่อจากทิศทางด้านหน้า หรือพูดง่ายๆ ก็คือ การเผชิญหน้า เพราะในกรณีนี้ การแชโดว์จะแข็งแกร่งที่สุด หากใช้กระจกกันเสียง การโจมตีจะต้องเกิดขึ้นในมุมสูงสุด เพื่อที่จะกำหนดมุมการโจมตีที่เหมาะสมที่สุด นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดเสียงในมุมต่างๆ ที่สัมพันธ์กับแผ่นกระดาษ
หลังจากเสร็จสิ้นการคำนวณและทดสอบทฤษฎีแล้ว การทดสอบพฤติกรรมได้ดำเนินการโดยใช้ค้างคาวมีชีวิต และนำผลการสังเกตมาเปรียบเทียบกับผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎี
ผลการคำนวณและการสังเกต
รูปภาพ #2
ประการแรก แบบจำลองเสียง (โดม) ของใบไม้ที่มีและไม่มีเหยื่อถูกสร้างขึ้นโดยการรวมเสียงสะท้อนทั้งหมดที่มุมการโจมตีต่างๆ ไว้ในภาพเดียว เป็นผลให้ได้ 541 ตำแหน่งบนวิถีครึ่งวงกลม 9 เส้นรอบแผ่น (2A).
สำหรับแต่ละจุดที่เราคำนวณ ความหนาแน่นสเปกตรัมพลังงาน* и ขนาดเสียง* (TS - ความแรงของเป้าหมาย) เป้าหมาย (เช่น ความเข้มของเสียงก้อง) สำหรับช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน 5 ช่วงที่สอดคล้องกับส่วนประกอบฮาร์มอนิกของสัญญาณค้างคาวขาออก (2V).
ความหนาแน่นสเปกตรัมกำลัง* — ฟังก์ชั่นการกระจายพลังงานสัญญาณขึ้นอยู่กับความถี่
ขนาดเสียง* (หรือความแรงของเสียงเป้าหมาย) คือการวัดพื้นที่ของวัตถุในแง่ของการตอบสนองสัญญาณเสียง
บนภาพ 2S ผลลัพธ์ของมุมการโจมตีที่ได้รับจะแสดงขึ้นซึ่งเป็นมุมระหว่างมุมปกติที่สัมพันธ์กับพื้นผิวของแผ่นที่กึ่งกลางของการสกัดและตำแหน่งของแหล่งสัญญาณเช่น ค้างคาว.
รูปภาพ #3
การสังเกตพบว่าแผ่นทั้งสองประเภท (มีและไม่มีการผลิต) ในทุกช่วงความถี่แสดงให้เห็นขนาดเสียงที่ใหญ่ที่สุดที่มุม < 30° (ส่วนกลางของกราฟ 3A и 3B) และขนาดเสียงที่เล็กลงที่มุม ≥ 30° (เปิดส่วนนอกของกราฟ 3A и 3B).
ภาพ 3A ยืนยันว่าแผ่นทำหน้าที่เป็นกระจกสะท้อนเสียงจริงๆ นั่นคือ ที่มุม < 30° จะเกิดเสียงก้องสะท้อนที่รุนแรง และที่ ≥ 30° เสียงก้องจะสะท้อนจากแหล่งกำเนิดเสียง
เปรียบเทียบใบไม้กับของที่ปล้นมา (3A) และไม่มีการผลิต (3V) แสดงให้เห็นว่าการมีเหยื่อเพิ่มขนาดเสียงของเป้าหมายที่มุม ≥ 30° ในกรณีนี้ เอฟเฟกต์เสียงสะท้อนของเหยื่อบนใบไม้จะเห็นได้ดีที่สุดเมื่อวางแผน TS ที่เกิดจากเหยื่อ เช่น ความแตกต่างใน TS ระหว่างใบไม้ที่มีและไม่มีเหยื่อ (3S).
เป็นที่น่าสังเกตว่าการเพิ่มขนาดเสียงของเป้าหมายที่มุม ≥ 30° จะสังเกตได้เฉพาะในกรณีที่มีความถี่สูงเท่านั้น ที่ความถี่ต่ำจะไม่มีผลกระทบเพิ่มเติมเลย
การคำนวณข้างต้นทำให้สามารถกำหนดช่วงทางทฤษฎีของมุมการโจมตีได้ ในกรณีที่ใช้ทฤษฎีการสะท้อนของกระจก - 42°...78° ในช่วงนี้ ขนาดเป้าหมายอะคูสติกเพิ่มขึ้นจาก 6 เป็น 10 dB เท่าเดิมที่ความถี่สูงกว่า (>87 kHz) ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลอะคูสติกของค้างคาว M. microtis
วิธีการล่าสัตว์นี้ (ในมุมหนึ่ง) ช่วยให้ผู้ล่าสามารถระบุการมีอยู่/ไม่มีเหยื่อบนใบไม้ได้อย่างรวดเร็ว: เสียงสะท้อนที่อ่อนแอและความถี่ต่ำ - ใบไม้ว่างเปล่า เสียงสะท้อนที่แรงและบรอดแบนด์ - มี ของอร่อยบนใบไม้
หากเราพิจารณาทฤษฎีของเงาอะคูสติกมุมของการโจมตีควรน้อยกว่า 30 ในกรณีนี้ตามการคำนวณการรบกวนระหว่างสัญญาณเสียงสะท้อนของใบไม้และเหยื่อจะสูงสุดซึ่งทำให้ TS ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับ ถึงเสียงสะท้อนของใบไม้ที่ไม่มีเหยื่อเช่น ซึ่งส่งผลให้เกิดเงาสะท้อนแบบอะคูสติก
เราคำนวณเสร็จแล้ว มาดูการสังเกตกันดีกว่า
ในระหว่างการสังเกต แมลงหลายชนิดจากอาหารของค้างคาวซึ่งอยู่บนใบไม้เทียมถูกนำมาใช้เป็นเหยื่อ กล้องความเร็วสูงสองตัวและไมโครโฟนอัลตราโซนิกบันทึกพฤติกรรมของค้างคาวเมื่อเข้าใกล้เหยื่อ จากการบันทึกผลลัพธ์ที่ได้ ได้มีการสร้างเส้นทางการบิน 33 เส้นทางของค้างคาวที่เข้ามาใกล้และตกบนเหยื่อ
ค้างคาวโจมตีเหยื่อของมัน
วิถีการบินขึ้นอยู่กับตำแหน่งของรูจมูกของค้างคาวในแต่ละเฟรมขณะที่พวกมันส่งสัญญาณ
ตามที่คาดไว้ ข้อสังเกตแสดงให้เห็นว่าค้างคาวเข้าหาเหยื่อในมุมหนึ่ง
รูปภาพ #4
บนภาพ 4A แสดงแผนที่ XNUMX มิติของวิถีการโจมตีเหยื่อ นอกจากนี้ยังพบว่าการกระจายมุมของการโจมตีเป็นไปตามเส้นโค้งขนาดเสียงสำหรับความถี่ที่สูงกว่า (4V).
ผู้ถูกทดสอบทั้งหมดโจมตีเป้าหมายที่มุม <30° และหลีกเลี่ยงทิศทางด้านหน้ามากขึ้นอย่างชัดเจน จากมุมโจมตีทั้งหมดที่สังเกตได้ระหว่างการทดลอง 79,9% อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุดที่คาดการณ์ไว้ที่ 42°...78° เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น 44,5% ของมุมทั้งหมดอยู่ในช่วง 60°...72°
เหยื่อโจมตีที่มุมและสเปกตรัมของสัญญาณเสียงที่ปล่อยออกมา
ข้อสังเกตอีกประการหนึ่งก็คือข้อเท็จจริงที่ว่าค้างคาวไม่เคยโจมตีเหยื่อจากด้านบน ดังที่นักวิจัยคนอื่นๆ แนะนำ
สำหรับข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างของการศึกษา ฉันขอแนะนำให้ดูที่ и ให้เขา.
ถ้อยคำส
การใช้ echolocation เป็นหลักและบางครั้งก็เป็นเพียงเครื่องมือล่าสัตว์เพียงอย่างเดียวก็เป็นปรากฏการณ์ที่มีเอกลักษณ์และน่าทึ่งมากอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ค้างคาวไม่เคยหยุดที่จะประหลาดใจ โดยแสดงให้เห็นถึงกลยุทธ์การโจมตีที่ซับซ้อนมากกว่าที่คิดไว้มาก การค้นหาและจับเหยื่อที่ไม่ได้ซ่อนไว้นั้นไม่ใช่เรื่องยาก แต่การค้นหาและจับแมลงที่พยายามซ่อนตัวด้วยเสียงพื้นหลังต้องใช้วิธีที่แตกต่างออกไป ในค้างคาว วิธีการนี้เรียกว่าเงาสะท้อนและกระจกสะท้อนเสียง เมื่อเข้าใกล้ใบไม้ในมุมหนึ่ง ค้างคาวจะระบุได้ทันทีว่ามีเหยื่อหรือไม่ และถ้ามีก็รับประกันอาหารเย็น
ตามที่ผู้เขียนระบุ การศึกษานี้อาจนำชุมชนวิทยาศาสตร์ไปสู่การค้นพบใหม่ๆ เกี่ยวกับตำแหน่งทางเสียงและเสียงสะท้อน ทั้งโดยทั่วไปและในอาณาจักรสัตว์ ไม่ว่าในกรณีใด การเรียนรู้สิ่งใหม่เกี่ยวกับโลกที่อยู่รอบตัวคุณและสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในนั้นไม่เคยเป็นสิ่งที่เลวร้าย
ปิดด้านบนวันศุกร์:
เพื่อความอยู่รอด บางครั้งการเป็นนักล่าที่เก่งๆ ก็ไม่เพียงพอ เมื่ออากาศหนาวไปทั่ว และไม่มีอาหารเลย สิ่งเดียวที่เหลือคือนอน
ออฟท็อป 2.0:
บ้างก็ใช้ความเร็ว บ้างก็ใช้ความแข็งแกร่ง และบ้างก็ต้องการความเงียบราวกับเงา
ขอบคุณที่รับชม อยากรู้อยากเห็นและมีวันหยุดสุดสัปดาห์ที่ดีทุกคน! 🙂
ขอบคุณที่อยู่กับเรา คุณชอบบทความของเราหรือไม่? ต้องการดูเนื้อหาที่น่าสนใจเพิ่มเติมหรือไม่ สนับสนุนเราโดยการสั่งซื้อหรือแนะนำให้เพื่อน ส่วนลด 30% สำหรับผู้ใช้ Habr ในอะนาล็อกที่ไม่ซ้ำใครของเซิร์ฟเวอร์ระดับเริ่มต้น ซึ่งเราคิดค้นขึ้นเพื่อคุณ: (ใช้ได้กับ RAID1 และ RAID10 สูงสุด 24 คอร์ และสูงสุด 40GB DDR4)
Dell R730xd ถูกกว่า 2 เท่า? ที่นี่ที่เดียวเท่านั้น ในเนเธอร์แลนด์! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - จาก $99! อ่านเกี่ยวกับ
ที่มา: will.com