大尖牙、强壮的下巴、速度、令人难以置信的视力等等都是各种品种和品种的掠食者在狩猎过程中使用的特征。 反过来，猎物也不想将爪子（翅膀、蹄子、鳍状肢等）折叠起来，并想出越来越多的新方法来避免与捕食者消化系统不必要的密切接触。 有些人成为伪装大师，有些人在自己身上涂毒，有些人把内脏扔到罪犯的脸上（你好海参）。 但也有一些防御机制我们看不到，甚至听不到。 飞蛾是蝙蝠最喜欢的食物。 数百万年来，他们两人都在磨练自己的超声波技术。 老鼠用它来寻找猎物，飞蛾用它来检测捕食者。 但“有预谋”对于飞蛾来说还不够，因此它们发展出了制造“无线电干扰”的能力，扰乱了蝙蝠的超声波“视觉”。 鉴于他们 100% 失聪，他们是如何做到这一点的？这对帮助他们避免死亡有多有效？ 我们将在课题组的报告中寻找答案。 去。
研究基础
当你在夜间狩猎时，你需要有很好的视力、敏锐的嗅觉或出色的听力。 从某种意义上说，蝙蝠选择了后者。 回声定位的使用对蝙蝠非常有益。 首先，夜间狩猎限制了潜在危险的数量和寻找食物的竞争。 其次，夜间昆虫较多，这意味着18:00之后进食的机会要高很多。
根据物种的不同，蝙蝠会产生不同频率范围的超声波。 此外，即使在一个物种中，频率也会随着时间而变化：一开始是 130-150 kHz，然后是 30-40 kHz。
在狩猎时，蝙蝠“发射”超声波，“撞击”周围的物体，包括可能的猎物。 反射波被蝙蝠捕获，它可以在障碍物中机动或精确地将攻击集中在猎物身上。
当进化分配天赋时，飞蛾也没有袖手旁观。 它们能够产生超声波噪音或虚假信号，让蝙蝠相信它们是不可食用的。 有些种类的飞蛾使用发声。 这个不寻常的术语很容易解释：还记得蟋蟀在夏天是如何“唱歌”的吗？ 这是发声。 另一位聪明的，或者更确切地说，铿锵有力的大师是蝉。
飞蛾的另一种声音来源可能是打击“响板”——改良的生殖器结构（是的，科学家称产生声音响板的生殖器；你认为科学家缺乏创造力吗？）。
然而，大多数种类的飞蛾都使用鼓膜（不要与铙钹混淆）——身体表面的特殊角质层结构，下面有一个气垫。
在今天回顾的研究中，科学家们关注了 Yponomeuta 蛾属，其中大多数物种（大约有一百种）的武库中都有一个不寻常的结构 - 翅膀上有一个半透明的区域，Cu1b 静脉之间没有鳞片
和铜。 科学家发现，许多山脊与该区域相邻，这可能表明该区域通过发声（可能）参与发声。
在左图 (A) 中，半透明结构的区域以白色轮廓显示，在右图 (B) 中，显示了同一区域的 SEM 图像。
科学家们给自己设定了回答许多问题的任务：这个半透明区域是否发出声音，它的声学特性是什么（如果发出的话），以及飞蛾在其生活中如何利用这些声音。
应该帮助找到上述问题答案的主要受试者是两种蛾类的个体——Y. evonymella 和 Y. cagnagella。
找到 10 个差异：Y. evonymella（左）和 Y. cagnagella（右）。
这些受试者是在幼虫阶段时从野外捕获的。 产生的蛹被保存在 297 x 159 x 102 mm 的特殊容器中，温度为 21 °C。
观察结果
科学家们记录了受试者的自由和固定飞行：Y. evonymella 的 15 次自由飞行和 2 次固定飞行； 9 次记录的 Y. cagnagella 飞行。 在飞行过程中，飞蛾在每次振翅时都会产生相同的超声波喀哒声（如下图）。
飞蛾单次振翅期间超声波咔嗒声的频谱图。
上面的频谱图显示了多色区域。 第一个（红色）是牛蒡亚科飞蛾对蝙蝠发出的声音的频率范围。 第二个（蓝色）是Eptesicus fuscus 蝙蝠的听觉范围。
在摆动过程中总共记录了两个超声波脉冲：一个在摆动开始时，第二个在摆动结束时。 在第一次冲动期间，点击频率更高。 根据观察判断，每个脉冲的点击次数与半透明区域中的条纹数量一致。 在 Y. evonymella 中，每 1 个超声波脉冲的点击次数平均值为 12.6 ± 1.7，半透明区域有 11 条条纹（注意翅膀 SEM 图像上的编号）。
接下来，科学家们从 260 个 Y. evonymella 个体身上移除了鼓膜（面积为 800 x 12 µm），并记录了移除前后飞行过程中的声音。 还计算了每 100 毫秒期间的点击次数，这相当于大约 3 次翅膀拍打。
七个个体在移除后没有发出咔嗒声，八个个体仅发出 1 个咔嗒声，四个个体发出咔嗒声，但数量较少且幅度较低。 事实证明，在这四个区域中，鼓膜区域（半透明区域）并未完全去除，因此被排除在进一步分析之外。
通过实验，科学家证实这两种测试物种的飞蛾都会发出声音。 现在，他们决定测试它们的听力（20 只 Y. evonymella 个体和 4 只 Y. cgnagella 个体）。
当受试者在测试室中自由飞行时，科学家们播放超声波。 没有一个人对此做出反应。 重复实验，但将个体按物种分为不同的容器，让它们休息。 再一次，没有人动。
与此同时，通过将 10 只 Y. evonymella 个体放入一个飞行室中，科学家们观察了受试者之间的反应。 而且和之前的测试一样，就是没有。
发声怎么办？ 科学家们检查了测试飞蛾是否表现出身体任何部位摩擦以发出声音的迹象。 但事实证明，没有。 请注意下面视频中飞蛾在受控飞行过程中翅膀的运动。
在这段视频中，我们可以看到翅膀及其部件在拍动过程中的位置发生了哪些变化。
在研究的半透明区域中，在飞蛾身体的其他部分在摆动过程中的任何时刻都没有观察到摩擦。 但不知怎的，点击声却出现了。 这是通过在翅膀扑动的上部和下部阶段期间沿其轴线从底部到尖端旋转后翼来实现的。
对该过程的详细检查表明，在皮瓣开始时的旋后（肢体的旋转运动）过程中，翼的肛门部分和颊部分沿着锁骨沟相对于其前部向下折叠。
飞蛾飞行，侧视图。
这个过程从机翼的尖端到基部发生，因此半透明区域也参与其中。 在此期间，会发生超声波咔嗒声。
上表显示了所有受试者（90 Y. evonymella 和 14 Y. cagnagella）在横向（9°）记录的十次点击的分析结果。 建立了频谱参数、咔嗒声的持续时间和幅度。
此外，还对水平方向（5°、8°、0°和45°）的点击（90个人每人180次）进行了分析。
从四个方向记录八名 Y. evonymella 受试者的平均声级：0° - 麦克风位于蛾子前面，45° - 正面，90° - 侧面，180° - 背面。
没有显着差异：0°和45°，Z = 0,3，p = 1,0； 0°和180°，Z = -2,3，p = 0,13； 45° 和 180°，Z = -2,4，p = 0,11。
科学家还根据蝙蝠的位置计算了蝙蝠在多远的距离内会听到飞蛾的咔哒声。 结果如下：6.0° 时为 0.4 ± 0 m，6.5° 时为 0.4 ± 45 m，7.9° 时为 0.7 ± 90 m，5.6° 时为 0.4 ± 180 m。 这些指标显示在上图中（В).
在图表上 А 我们看到反射声音的振幅在 35 ... 43 kHz 频率范围内变化为 -20 ... -160 dB。
要更详细地了解该研究，我强烈建议您查看 .
结语
进化可能是无原则的、无情的、奇怪的，甚至是讽刺的，正如所研究的飞蛾的例子所表明的那样。 虽然完全失聪，但这些生物并非没有“声音”。 飞蛾在拍打翅膀时利用翅膀上的半透明区域产生超声波咔哒声，迷惑渴望捕食它们的蝙蝠。
这种不寻常的适应是事实，但它将引发更多关于它是如何形成的、飞蛾经历了哪些进化变化以发展这种机制以及这一切是从哪里开始的更多争论。
我们再次得到确认，世界上充满了令人惊叹的生物，它们永远不会停止用我们不知道的才能令人惊叹。
当然，还有周五的题外话：
在这里，每一个患有飞蛾恐惧症的人都可能会惊恐得心跳停止。
感谢您的阅读，保持好奇心，祝大家周末愉快。
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来源： habr.com