Великі ікла, сильні щелепи, швидкість, неймовірний зір і багато іншого це особливості, якими користуються хижаки всіх порід і мастей у процесі полювання. Видобуток у свою чергу також не бажає сидіти склавши лапки (крила, копита, ласти і т.д.) і вигадує нові і нові способи уникнути небажаного близького контакту з травною системою хижака. Хтось стає майстром камуфляжу, хтось обмазується отрутою, а хтось жбурляє в обличчя кривднику свої начинки (привіт морським огіркам). Але є й ті, чий захисний механізм не видно і навіть не чутно для нас. Метелики - улюблена страва кажанів. Багато мільйонів років і ті, й інші шліфували свої навички володіння ультразвуком. Миші використовують його для пошуку жертв, а метелики – для виявлення хижака. Але «попереджений означає озброєний» мало для метеликів, тому вони виробили здатність створювати «радіоперешкоди», що порушують ультразвуковий «зір» кажанів. Як вони це роблять, враховуючи їхню 100% глухоту, і наскільки це ефективно допомагає їм уникнути загибелі? Шукатимемо відповіді у доповіді дослідницької групи. Поїхали.
Основа дослідження
Коли полюєш уночі, потрібно мати або дуже гарний зір, або гострий нюх, або чудовий слух. Кажани вибрали останнє, в якомусь сенсі. Використання ехолокації дуже вигідне для кажанів. По-перше, полювання в нічний час доби обмежує кількість потенційних небезпек та конкуренції у пошуках їжі. По-друге, вночі дуже багато комах, тобто шанси поїсти після 18:00 значно вищі.
Кажани виробляють ультразвук різного частотного діапазону в залежності від виду. У цьому навіть одного виду частота змінюється з часом: на початку 130-150 кГц, та був 30-40 кГц.
Під час полювання кажани «випускають» ультразвукові хвилі, які «врізаються» в навколишні об'єкти, у тому числі й можливий видобуток. Відбиті ж хвилі вловлюються кажаном і вона може маневрувати серед перешкод або точно сфокусувати атаку на видобутку.
Коли еволюція роздавала таланти, метелики теж не стояли осторонь. Вони здатні виробляти ультразвукові перешкоди або помилкові сигнали, що переконують кажан у їхній їстівності. Деякі види метеликів використовують стридуляцію. Цей незвичайний термін пояснити дуже просто: пам'ятаєте як цвіркуни влітку співають? Оце і є стридуляція. Іншим яскравим, точніше дзвінким майстром цього таланту, є цикади.
Альтернативним джерелом звуків у метеликів можуть бути ударні «кастаньєти» — модифіковані генітальні структури (так, вчені назвали геніталії, що виробляють звук, кастаньєтами; а ви думали люди науки позбавлені креативності?).
Однак більшість видів метеликів використовують тимбали (не плутати з цимбалами) — спеціальні кутикульні утворення на поверхні тіла з повітряною подушкою під низом.
У дослідженні, що розглядається сьогодні, вчені приділили увагу роду метеликів Yponomeuta, в якому більшість видів (а їх близько сотні) мають у своєму арсеналі незвичайну освіту — напівпрозору ділянку на крилах без лусочок між венами Cu1b
та Cu2. Вчені виявили, що до цієї ділянки прилягає ряд гребенів, що може говорити про причетність даної галузі до звукоутворення за допомогою стридуляції (можливо).
На зображенні зліва (А) білим обведена область напівпрозорого утворення, а на зображенні праворуч (В) РЕМ знімки цієї області.
Вчені поставили собі завдання відповісти на низку питань: ця напівпрозора ділянка робить звук чи ні, які його акустичні властивості (якщо виробляє все-таки) і як ці звуки застосовуються метеликом у його житті.
Головними ж випробуваними, які мали допомогти знайти відповіді на вищепоставлені питання, стали особини двох видів метеликів — Y. evonymella та Y. cagnagella.
Знайдіть 10 відмінностей: Y. evonymella (ліворуч) та Y. cagnagella (праворуч).
Випробувані були з дикої природи ще стадії личинок. Ляльки, що утворилися, містилися в спеціальних контейнерах 297 х 159 х 102 мм при температурі 21 °C.
Результати спостережень
Вчені зробили запис вільних та фіксованих польотів піддослідних: 15 вільних та 2 фіксованих польоту Y. evonymella; 9 фіксованих польотів Y. cagnagella. Під час польотів метелики виробляли однакові ультразвукові клацання під час кожного помаху крил (графіки нижче).
Спектрограма ультразвукових клацань під час одного помаху крилами метелика.
На спектрограмі вище видно різнокольорові ділянки. Перші (червоні) це частотний діапазон звуків, що продукуються метеликами підродини Arctiinae проти кажанів. А другі (сині) це слуховий діапазон кажанів виду Eptesicus fuscus.
Усього ультразвукових імпульсів під час помаху було зафіксовано два: один на початку помаху та другий наприкінці помаху. Саме під час першого імпульсу частота клацань була більшою. Число клацань на один імпульс, якщо судити за спостереженнями, збігається з кількістю смуг на напівпрозорій ділянці. У Y. evonymella середнє значення клацань на 1 ультразвуковий імпульс дорівнює 12.6 ± 1.7, а смуг на напівпрозорій ділянці у них 11 (зверніть увагу на нумерацію на РЕМ знімку крила).
Далі вчені видалили тимбали (область 260 х 800 мкм) у 12 особин Y. evonymella і записали звуки під час їхнього польоту до і після видалення. Також було підраховано число клацань за період 100 мс, що є еквівалентом приблизно 3 помахів крила.
Сім особин після видалення не клацали, вісім — лише 1 клацання, а четверо клацали, але в меншій кількості і з більш низькою амплітудою. Як з'ясувалося, у цієї четвірки області тимбалів (напівпрозорі ділянки) були видалені не повністю, тому їх виключили з подальшого аналізу.
Досвідченим шляхом вчені підтвердили, що метелики обох випробуваних видів виробляють звуки. Тепер їх вирішили перевірити на слух (20 особин виду Y. evonymella та 4 особини Y. cagnagella).
Вчені відтворювали ультразвук, доки випробувані вільно літали у тестовому приміщенні. Жодна особина не відреагувала на це. Експеримент повторили, але розділивши особин за видами окремі контейнери, де вони перебували у стані спокою. І знову ж таки ніхто навіть не ворухнувся.
При цьому, помістивши 10 особин Y. evonymella в одну камеру для польотів, вчені побачили реакцію піддослідних один на одного. І вона була такою самою, як і в попередніх тестах, тобто ніякою.
А що ж із стридуляцією? Вчені перевірили чи є ознаки тертя будь-яких частин тіла для виробництва звуків у випробуваних метеликів. І як виявилось, таких немає. Зверніть увагу на рухи крил метелика під час контрольованого польоту на відео нижче.
На даному відео ми можемо бачити, які відбуваються зміни в положенні крил і їх частин під час помаху.
З досліджуваною напівпрозорою ділянкою не було помічено тертя інших ділянок тіла метелика у будь-якій з моментів помаху. Але клацання якось з'являються. І відбувається це за допомогою обертання заднього крила вздовж своєї осі від основи до кінчика під час верхньої та нижньої фаз помаху крилами.
Детальний розгляд цього процесу показав, що під час супінації (обертальний рух кінцівкою) на початку помаху анальний та югальний відділи крила складаються вниз щодо його передньої частини вздовж клавальної борозни.
Політ метелика, вид збоку.
Цей процес протікає від вершини до основи крила, таким чином напівпрозора область також задіяна. Під час цього виникають ультразвукові клацання.
У таблиці вище показані результати аналізу десяти клацань, зафіксованих у поперечному напрямку (90 °) у всіх піддослідних (14 Y. evonymella та 9 Y. cagnagella). Були встановлені спектральні параметри, тривалість та амплітуда клацань.
Крім цього було проведено аналіз та клацань (по 5 на кожного з 8 особин) горизонтальної спрямованості (0°, 45°, 90° та 180°).
Середнє значення рівня звуків восьми випробуваних Y. evonymella, зафіксованих з чотирьох напрямків: 0° – мікрофон спереду від метелика, 45° – спереду збоку, 90° – збоку, 180° – ззаду.
Особливих відмінностей був виявлено: 0° і 45°, Z = 0,3, p = 1,0; 0 ° і 180 °, Z = -2,3, p = 0,13; 45 ° і 180 °, Z = -2,4, р = 0,11.
Також вчені розрахували на якій відстані кажани чутимуть клацання метеликів залежно від становища. Результати наступні: 6.0 ± 0.4 м за 0°, 6.5 ± 0.4 м за 45°, 7.9 ± 0.7 м за 90° та 5.6 ± 0.4 м за 180°. Ці показники відображені у вигляді діаграми вище (В).
А ось на графіку А бачимо амплітуду відбитого звуку, що варіюється в діапазоні −35 … −43 дБ при частотах діапазоні 20…160 кГц.
Для більш детального ознайомлення з дослідженням настійно рекомендую заглянути в .
Епілог
Еволюція може бути безпринципною, нещадною, дивною і навіть іронічною, як показує приклад досліджуваних метеликів. Будучи абсолютно позбавленими слуху, ці твори не позбавлені «голосу». Використовуючи напівпрозорі ділянки на крилах під час помахів, метелики видають ультразвукові клацання, які збивають з пантелику спраглих ними поласувати кажанів.
Таке незвичайне пристосування це факт, але він породить ще чимало дебатів на тему того, як воно утворилося, які еволюційні зміни пройшли метелики для розвитку такого механізму, і з чого все починалося.
Ми вкотре отримали підтвердження, що світ сповнений дивовижних створінь, які не перестають дивувати своїми талантами, про які ми й не здогадувалися.
І, звичайно ж, п'ятниці оффтоп:
Тут у всіх, хто страждає на моттефобію (боїться метеликів), напевно серце зупинилося від жаху.
Дякую за увагу, залишайтеся цікавими та відмінними всім вихідними, хлопці.
Дякую, що залишаєтеся з нами. Вам подобаються наші статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів? Підтримайте нас, оформивши замовлення або порекомендувавши знайомим, 30% знижка для користувачів Хабра на унікальний аналог entry-level серверів, який був винайдений нами для Вас: (Доступні варіанти з RAID1 і RAID10, до 24 ядер і до 40GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до весни безкоштовно при оплаті на строк від півроку, замовити можна .
Dell R730xd у 2 рази дешевше? Тільки в нас в Нідерландах та США! Читайте про те
Джерело: habr.com