Sound sabotage: mekanismo para sa pagbuo ng mga ultrasonic click sa mga moth bilang proteksyon laban sa mga paniki

Ang malalaking pangil, malalakas na panga, bilis, hindi kapani-paniwalang paningin at marami pang iba ay mga tampok na ginagamit ng mga mandaragit ng lahat ng lahi at guhitan sa proseso ng pangangaso. Ang biktima, sa turn, ay hindi rin gustong umupo nang nakatiklop ang mga paws nito (mga pakpak, hooves, flippers, atbp.) at gumagawa ng parami nang parami ng mga bagong paraan upang maiwasan ang hindi gustong malapit na pakikipag-ugnay sa digestive system ng mandaragit. Ang ilan ay nagiging dalubhasa sa pagbabalatkayo, ang ilan ay nagpapahid ng kanilang sarili ng lason, at ang ilan ay nagtatapon ng kanilang mga lamang-loob sa mukha ng nagkasala (hello sea cucumber). Ngunit mayroon ding hindi nakikita o naririnig man lang natin ang mekanismo ng depensa. Ang mga gamu-gamo ay paboritong pagkain ng mga paniki. Sa loob ng maraming milyong taon, pareho silang pinakintab ang kanilang mga kasanayan sa ultrasound. Ginagamit ito ng mga daga upang maghanap ng biktima, at ginagamit ito ng mga gamu-gamo upang makita ang mga mandaragit. Ngunit ang "forewarned is forearmed" ay hindi sapat para sa mga gamu-gamo, kaya nakabuo sila ng kakayahang lumikha ng "radio interference" na nakakagambala sa ultrasonic na "vision" ng mga paniki. Paano nila ito ginagawa, dahil sa kanilang 100% na pagkabingi, at gaano ito kabisa sa pagtulong sa kanila na maiwasan ang kamatayan? Hahanapin natin ang mga sagot sa ulat ng pangkat ng pananaliksik. Pumunta ka.

Batayan sa pananaliksik

Kapag nangangaso ka sa gabi, kailangan mong magkaroon ng napakahusay na paningin, matalas na pang-amoy, o mahusay na pandinig. Pinili ng mga paniki ang huli, sa isang kahulugan. Ang paggamit ng echolocation ay lubhang kapaki-pakinabang para sa mga paniki. Una, nililimitahan ng pangangaso sa gabi ang bilang ng mga potensyal na panganib at kompetisyon sa paghahanap ng pagkain. Pangalawa, maraming insekto sa gabi, ibig sabihin ay mas mataas ang tsansa na makakain pagkatapos ng 18:00.

Ang mga paniki ay gumagawa ng ultrasound sa iba't ibang hanay ng frequency depende sa species. Bukod dito, kahit na sa isang species, ang dalas ay nagbabago sa paglipas ng panahon: sa simula 130-150 kHz, at pagkatapos ay 30-40 kHz.

Habang nangangaso, ang mga paniki ay "naglalabas" ng mga ultrasonic wave na "bumabagsak" sa mga bagay sa kanilang paligid, kabilang ang posibleng biktima. Ang mga sinasalamin na alon ay nahuhuli ng paniki at maaari itong magmaniobra sa mga hadlang o tiyak na ituon ang pag-atake nito sa biktima nito.

Nang ang ebolusyon ay namahagi ng mga talento, ang mga gamu-gamo ay hindi rin nanindigan. Ang mga ito ay may kakayahang gumawa ng ultrasonic ingay o maling signal na kumbinsihin ang paniki na sila ay hindi nakakain. Ang ilang mga species ng moths ay gumagamit ng stridulation. Ang hindi pangkaraniwang terminong ito ay napakadaling ipaliwanag: tandaan kung paano "kumanta" ang mga kuliglig sa tag-araw? Ito ay stridulation. Ang isa pang maliwanag, o sa halip ay masigasig, master ng talentong ito ay mga cicadas.

Ang isang alternatibong mapagkukunan ng mga tunog sa mga moth ay maaaring percussion "castanets" - binagong mga istruktura ng ari (oo, tinawag ng mga siyentipiko ang mga maselang bahagi ng katawan na gumagawa ng sound castanets; sa palagay mo ba ay walang pagkamalikhain ang mga tao sa agham?).

Gayunpaman, ang karamihan sa mga species ng moths ay gumagamit ng mga tymbal (hindi dapat malito sa mga cymbal) - mga espesyal na cuticular formations sa ibabaw ng katawan na may isang air "cushion" sa ilalim.

Sa pag-aaral na sinuri ngayon, binigyang pansin ng mga siyentipiko ang genus ng mga moth na Yponomeuta, kung saan ang karamihan sa mga species (at mayroong halos isang daan sa kanila) ay may hindi pangkaraniwang pormasyon sa kanilang arsenal - isang translucent na lugar sa mga pakpak na walang kaliskis sa pagitan ng mga ugat ng Cu1b.
at Cu2. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang isang bilang ng mga tagaytay ay katabi ng lugar na ito, na maaaring magpahiwatig na ang lugar na ito ay kasangkot sa paggawa ng tunog sa pamamagitan ng stridulation (maaaring).

Sa larawan sa kaliwa (A) ang lugar ng isang translucent formation ay nakabalangkas sa puti, at sa larawan sa kanan (B) SEM mga imahe ng parehong lugar.

Itinakda ng mga siyentipiko ang kanilang sarili ang tungkuling sagutin ang ilang mga katanungan: ang translucent na lugar ba na ito ay gumagawa ng tunog o hindi, ano ang mga katangian ng tunog nito (kung nangyari ito), at kung paano ginagamit ang mga tunog na ito ng gamugamo sa buhay nito.

Ang mga pangunahing paksa, na dapat tumulong sa paghahanap ng mga sagot sa mga tanong sa itaas, ay mga indibidwal ng dalawang species ng moths - Y. evonymella at Y. cagnagella.

Maghanap ng 10 pagkakaiba: Y. evonymella (kaliwa) at Y. cagnagella (kanan).

Ang mga paksa ay kinuha mula sa ligaw habang nasa yugto ng larva. Ang mga nagresultang pupae ay itinatago sa mga espesyal na lalagyan na 297 x 159 x 102 mm sa temperatura na 21 °C.

Mga resulta ng pagmamasid

Ang mga siyentipiko ay nagtala ng libre at nakapirming flight ng mga paksa: 15 libre at 2 fixed flight ng Y. evonymella; 9 na naitalang flight ng Y. cagnagella. Sa panahon ng paglipad, ang mga gamu-gamo ay gumawa ng magkatulad na mga pag-click sa ultrasonic sa bawat wingbeat (mga graph sa ibaba).

Spectrogram ng mga pag-click sa ultrasonic sa isang kumpas ng pakpak ng isang gamugamo.

Ang spectrogram sa itaas ay nagpapakita ng maraming kulay na mga lugar. Ang una (pula) ay ang frequency range ng mga tunog na ginawa ng mga moth ng subfamily Arctiinae laban sa mga paniki. At ang pangalawa (asul) ay ang auditory range ng mga paniki ng species na Eptesicus fuscus.

Isang kabuuan ng dalawang ultrasonic pulse ang naitala sa panahon ng swing: isa sa simula ng swing at ang pangalawa sa dulo ng swing. Ito ay sa panahon ng unang salpok na ang dalas ng mga pag-click ay mas malaki. Ang bilang ng mga pag-click sa bawat pulso, batay sa mga obserbasyon, ay tumutugma sa bilang ng mga guhit sa translucent na lugar. Sa Y. evonymella, ang average na halaga ng mga pag-click sa bawat 1 ultrasonic pulse ay 12.6 ± 1.7, at mayroong 11 guhit sa translucent area (tandaan ang pagnumero sa SEM image ng wing).

Susunod, inalis ng mga siyentipiko ang mga tymbal (isang lugar na 260 x 800 µm) mula sa 12 Y. evonymella na indibidwal at nag-record ng mga tunog sa panahon ng kanilang paglipad bago at pagkatapos ng pag-alis. Ang bilang ng mga pag-click sa bawat 100 ms na panahon ay binilang din, na katumbas ng humigit-kumulang 3 wing beats.

Pitong indibidwal ang walang ginawang pag-click pagkatapos alisin, walo ang gumawa lamang ng 1 pag-click, at apat ang gumawa ng mga pag-click, ngunit sa mas kaunting mga numero at may mas mababang amplitude. Tulad ng nangyari, sa apat na ito, ang mga lugar ng tymbal (translucent area) ay hindi ganap na tinanggal, kaya hindi sila kasama sa karagdagang pagsusuri.

Sa eksperimento, kinumpirma ng mga siyentipiko na ang mga gamu-gamo ng parehong uri ng pagsubok ay gumagawa ng mga tunog. Ngayon ay nagpasya silang subukan ang mga ito para sa pandinig (20 indibidwal ng species Y. evonymella at 4 na indibidwal ng Y. cagnagella).

Ang mga siyentipiko ay naglaro ng ultrasound habang ang mga paksa ay malayang lumipad sa silid ng pagsubok. Wala ni isang indibidwal ang nag-react dito. Naulit ang eksperimento, ngunit hinahati ang mga indibidwal ayon sa mga species sa magkakahiwalay na lalagyan, kung saan sila ay nagpapahinga. At muli, wala man lang gumalaw.

Kasabay nito, sa pamamagitan ng paglalagay ng 10 indibidwal ng Y. evonymella sa isang flight chamber, nakita ng mga siyentipiko ang reaksyon ng mga paksa sa isa't isa. At ito ay katulad ng sa mga nakaraang pagsubok, iyon ay, wala.

Paano naman ang stridulation? Sinuri ng mga siyentipiko kung mayroong anumang mga palatandaan ng alitan ng anumang bahagi ng katawan upang makagawa ng mga tunog sa mga pagsubok na gamu-gamo. And as it turned out, wala naman. Pansinin ang paggalaw ng mga pakpak ng gamu-gamo habang kinokontrol na paglipad sa video sa ibaba.

Sa video na ito makikita natin kung anong mga pagbabago ang nagaganap sa posisyon ng mga pakpak at mga bahagi nito sa panahon ng pag-flap.

Sa ilalim ng translucent na lugar na pinag-aaralan, walang friction ang naobserbahan sa ibang bahagi ng katawan ng gamu-gamo sa anumang punto habang nag-indayog. Ngunit lumilitaw ang mga pag-click sa anumang paraan. At ito ay nangyayari sa pamamagitan ng pag-ikot ng hulihan na pakpak sa kahabaan ng axis nito mula sa base hanggang sa dulo sa panahon ng itaas at ibabang bahagi ng pag-flap ng pakpak.

Ang isang detalyadong pagsusuri sa prosesong ito ay nagpakita na sa panahon ng supinasyon (paikot na paggalaw ng paa) sa simula ng flap, ang anal at jugal na mga seksyon ng pakpak ay natitiklop pababa na may kaugnayan sa anterior na bahagi nito sa kahabaan ng claval groove.

Lipad ng gamu-gamo, side view.

Ang prosesong ito ay nangyayari mula sa dulo hanggang sa base ng pakpak, kaya kasangkot din ang translucent area. Sa panahon nito, nagaganap ang mga pag-click sa ultrasonic.

Ipinapakita ng talahanayan sa itaas ang mga resulta ng pagsusuri ng sampung pag-click na naitala sa nakahalang direksyon (90°) para sa lahat ng mga paksa (14 Y. evonymella at 9 Y. cagnagella). Ang mga spectral na parameter, tagal at amplitude ng mga pag-click ay itinatag.

Bilang karagdagan, ang isang pagsusuri ay isinagawa ng mga pag-click (5 para sa bawat isa sa 8 indibidwal) ng pahalang na oryentasyon (0 °, 45 °, 90 ° at 180 °).

Average na antas ng tunog ng walong Y. evonymella na mga paksa na naitala mula sa apat na direksyon: 0° - mikropono sa harap ng moth, 45° - harap na bahagi, 90° - gilid, 180° - likod.

Walang makabuluhang pagkakaiba: 0° at 45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0° at 180°, Z = -2,3, p = 0,13; 45° at 180°, Z = -2,4, p = 0,11.

Kinakalkula din ng mga siyentipiko kung anong distansya maririnig ng mga paniki ang mga click ng mga gamugamo depende sa kanilang posisyon. Ang mga resulta ay ang mga sumusunod: 6.0 ± 0.4 m sa 0°, 6.5 ± 0.4 m sa 45°, 7.9 ± 0.7 m sa 90° at 5.6 ± 0.4 m sa 180°. Ang mga tagapagpahiwatig na ito ay ipinapakita sa tsart sa itaas (В).

At dito sa graph А nakikita natin ang amplitude ng sinasalamin na tunog, na nag-iiba sa hanay na −35 ... −43 dB sa mga frequency sa hanay na 20 ... 160 kHz.

Dito maaari kang makinig sa isang audio recording ng mga tunog ng gamugamo.

Para sa isang mas detalyadong pagtingin sa pag-aaral, lubos kong inirerekumenda ang pagtingin sa ulat ng mga siyentipiko.

Epilogo

Ang ebolusyon ay maaaring walang prinsipyo, walang awa, kakaiba at kahit na balintuna, gaya ng ipinapakita ng halimbawa ng mga gamu-gamo sa ilalim ng pag-aaral. Bagama't ganap na bingi, ang mga nilalang na ito ay walang "boses". Gamit ang mga translucent na bahagi sa kanilang mga pakpak sa panahon ng pag-flap, ang mga gamu-gamo ay gumagawa ng mga ultrasonic click na nakakalito sa mga paniki na sabik na kumain sa kanila.

Ang gayong hindi pangkaraniwang adaptasyon ay isang katotohanan, ngunit ito ay magbubunga ng maraming higit pang mga debate sa kung paano ito nabuo, kung ano ang mga pagbabago sa ebolusyon na pinagdaanan ng mga gamu-gamo upang bumuo ng gayong mekanismo, at kung saan nagsimula ang lahat.

Muli kaming nakatanggap ng kumpirmasyon na ang mundo ay puno ng mga kamangha-manghang nilalang na hindi tumitigil sa paghanga sa kanilang mga talento na hindi namin alam.

At, siyempre, mga offtopic na Biyernes:

Dito, lahat ng naghihirap mula sa mottephobia (takot sa mga gamu-gamo) ay malamang na tumigil ang kanilang puso sa takot.

Salamat sa pagbabasa, manatiling mausisa at magkaroon ng magandang weekend guys.

Salamat sa pananatili sa amin. Gusto mo ba ang aming mga artikulo? Gustong makakita ng mas kawili-wiling nilalaman? Suportahan kami sa pamamagitan ng pag-order o pagrekomenda sa mga kaibigan, 30% na diskwento para sa mga gumagamit ng Habr sa isang natatanging analogue ng mga entry-level na server, na inimbento namin para sa iyo: Ang buong katotohanan tungkol sa VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps mula sa $20 o kung paano magbahagi ng server? (magagamit sa RAID1 at RAID10, hanggang 24 na core at hanggang 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps libre hanggang tagsibol kapag nagbabayad sa loob ng anim na buwan, maaari kang mag-order dito.

Dell R730xd 2 beses na mas mura? Dito lang 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV mula $249 sa Netherlands at USA! Basahin ang tungkol sa Paano bumuo ng infrastructure corp. klase sa paggamit ng mga server ng Dell R730xd E5-2650 v4 na nagkakahalaga ng 9000 euro para sa isang sentimos?

Pinagmulan: www.habr.com