大尖牙、強壯的下巴、速度、令人難以置信的視力等等都是各種品種和類型的掠食者在狩獵過程中使用的特徵。 反過來，獵物也不想將爪子（翅膀、蹄子、鰭狀肢等）折疊起來，並想出越來越多的新方法來避免與捕食者消化系統不必要的密切接觸。 有些人成為偽裝大師，有些人給自己塗毒，有些人把內臟丟到罪犯的臉上（你好海參）。 但也有一些防衛機制我們看不到，甚至聽不到。 飛蛾是蝙蝠最喜歡的食物。 數百萬年來，他們兩人都在磨練自己的超音波技術。 老鼠用它來尋找獵物，飛蛾用它來偵測掠食者。 但「有預謀」對飛蛾來說還不夠，因此它們發展出了製造「無線電幹擾」的能力，擾亂了蝙蝠的超音波「視覺」。 鑑於他們 100% 失聰，他們是如何做到這一點的？這對幫助他們避免死亡有多有效？ 我們將在課題組的報告中尋找答案。 去。
研究基礎
當你在夜間狩獵時，你需要有很好的視力、敏銳的嗅覺或出色的聽力。 從某種意義上說，蝙蝠選擇了後者。 迴聲定位的使用對蝙蝠非常有益。 首先，夜間狩獵限制了潛在危險的數量和尋找食物的競爭。 其次，夜間昆蟲較多，這意味著18:00之後進食的機會高很多。
根據物種的不同，蝙蝠會產生不同頻率範圍的超音波。 此外，即使在一個物種中，頻率也會隨著時間而變化：一開始是 130-150 kHz，然後是 30-40 kHz。
在狩獵時，蝙蝠「發射」超音波，「撞擊」周圍的物體，包括可能的獵物。 反射波被蝙蝠捕獲，它可以在障礙物中機動或精確地將攻擊集中在獵物身上。
當進化分配天賦時，飛蛾也沒有袖手旁觀。 它們能夠產生超音波噪音或虛假信號，讓蝙蝠相信它們是不可食用的。 有些種類的飛蛾會使用發聲。 這個不尋常的術語很容易解釋：還記得蟋蟀在夏天是如何「唱歌」的嗎？ 這是發聲。 另一位聰明的，或者更確切地說，鏗鏘有力的大師是蟬。
飛蛾的另一個聲音來源可能是打擊「響板」——改良的生殖器結構（是的，科學家稱產生聲音響板的生殖器；你認為科學家缺乏創造力嗎？）。
然而，大多數種類的飛蛾都使用鼓膜（不要與鈸混淆）——身體表面的特殊角質層結構，下面有一個氣墊。
在今天回顧的研究中，科學家們關注了Yponomeuta 蛾屬，其中大多數物種（大約有一百種）的武庫中都有一個不尋常的結構- 翅膀上有一個半透明的區域，Cu1b 靜脈之間沒有鱗片
和銅。 科學家發現，許多山脊與該區域相鄰，這可能表明該區域透過發聲（可能）參與發聲。
在左圖 (A) 中，半透明結構的區域以白色輪廓顯示，在右圖 (B) 中，顯示了同一區域的 SEM 圖像。
科學家們為自己設定了回答許多問題的任務：這個半透明區域是否發出聲音，它的聲學特性是什麼（如果發出的話），以及飛蛾在其生活中如何利用這些聲音。
應該可以幫助找到上述問題答案的主要受試者是兩種蛾類的個體－Y. evonymella 和 Y. cagnagella。
找出 10 個差異：Y. evonymella（左）和 Y. cagnagella（右）。
這些受試者是在幼蟲階段時從野外捕獲的。 產生的蛹被保存在 297 x 159 x 102 mm 的特殊容器中，溫度為 21 °C。
觀察結果
科學家記錄了受試者的自由和固定飛行：Y. evonymella 的 15 次自由飛行和 2 次固定飛行； 9 次記錄的 Y. cagnagella 飛行。 在飛行過程中，飛蛾在每次振翅時都會產生相同的超音波喀噠聲（如下圖）。
飛蛾單次振翅期間超音波喀喀聲的頻譜圖。
上面的頻譜圖顯示了多色區域。 第一個（紅色）是牛蒡亞科蛾對蝙蝠發出的聲音的頻率範圍。 第二個（藍色）是Eptesicus fuscus 蝙蝠的聽覺範圍。
在擺動過程中總共記錄了兩個超音波脈衝：一個在擺動開始時，第二個在擺動結束時。 在第一次衝動期間，點擊頻率更高。 根據觀察判斷，每個脈衝的點擊次數與半透明區域的條紋數量一致。 在 Y. evonymella 中，每 1 個超音波脈衝的點擊次數平均值為 12.6 ± 1.7，半透明區域有 11 條條紋（注意翅膀 SEM 影像上的編號）。
接下來，科學家從 260 個 Y. evonymella 個體身上移除了鼓膜（面積為 800 x 12 µm），並記錄了移除前後飛行過程中的聲音。 還計算了每 100 毫秒期間的點擊次數，這相當於大約 3 次翅膀拍打。
七個個體在移除後沒有發出喀喀聲，八個個體僅發出 1 個喀嚓聲，四個個體發出喀喀聲，但數量較少且幅度較低。 事實證明，在這四個區域中，鼓膜區域（半透明區域）並未完全去除，因此被排除在進一步分析之外。
透過實驗，科學家證實這兩種測試物種的飛蛾都會發出聲音。 現在，他們決定測試它們的聽力（20 隻 Y. evonymella 個體和 4 隻 Y. cgnagella 個體）。
當受試者在測試室中自由飛行時，科學家播放超音波。 沒有一個人對此做出反應。 重複實驗，但將個體依物種分為不同的容器，讓它們休息。 再一次，沒有人動。
同時，透過將 10 隻 Y. evonymella 個體放入一個飛行室中，科學家觀察了受試者之間的反應。 而且跟之前的測試一樣，就是沒有。
發聲怎麼辦？ 科學家檢查了測試飛蛾是否表現出身體任何部位摩擦以發出聲音的跡象。 但事實證明，沒有。 請注意下面影片中飛蛾在受控飛行過程中翅膀的移動。
在這段影片中，我們可以看到翅膀及其部件在拍動過程中的位置發生了哪些變化。
在研究的半透明區域中，在飛蛾身體的其他部分在擺動過程中的任何時刻都沒有觀察到摩擦。 但點擊聲不知何故出現了。 這是透過在翅膀撲動的上部和下部階段期間沿其軸線從底部到尖端旋轉後翼來實現的。
對該過程的詳細檢查表明，在皮瓣開始時的旋後（肢體的旋轉運動）過程中，翼的肛門部分和頰部分沿著鎖骨溝相對於其前部向下折疊。
飛蛾飛行，側視圖。
這個過程從機翼的尖端到基部發生，因此半透明區域也參與其中。 在此期間，會發生超音波咔嗒聲。
上表顯示了所有受試者（90 Y. evonymella 和 14 Y. cagnagella）在橫向（9°）記錄的十次點擊的分析結果。 建立了頻譜參數、咔嗒聲的持續時間和幅度。
此外，也分析了水平方向（5°、8°、0°和45°）的點擊（90個人每人180次）。
從四個方向記錄八名 Y. evonymella 受試者的平均聲級：0° - 麥克風位於蛾子前面，45° - 正面，90° - 側面，180° - 背面。
沒有顯著差異：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。
科學家也根據蝙蝠的位置計算了蝙蝠在多遠的距離內會聽到飛蛾的咔噠聲。 結果如下：6.0° 時為 0.4 ± 0 m，6.5° 時為 0.4 ± 45 m，7.9° 時為 0.7 ± 90 m，5.6° 時為 0.4 ± 180 m。 這些指標顯示在上圖（В).
在圖表上 А 我們看到反射聲音的振幅在 35 ... 43 kHz 頻率範圍內變化為 -20 ... -160 dB。
要更詳細地了解該研究，我強烈建議您查看 .
尾聲
進化可能是無原則的、無情的、奇怪的，甚至是諷刺的，正如所研究的飛蛾的例子所表明的那樣。 雖然完全失聰，但這些生物並非沒有「聲音」。 飛蛾在拍打翅膀時利用翅膀上的半透明區域產生超音波咔噠聲，迷惑渴望捕食它們的蝙蝠。
這種不尋常的適應是事實，但它將引發更多關於它是如何形成的、飛蛾經歷了哪些進化變化以發展這種機制以及這一切是從哪裡開始的更多爭論。
我們再次得到確認，世界上充滿了令人驚嘆的生物，它們永遠不會停止用我們不知道的才能令人驚嘆。
當然，還有周五的題外話：
在這裡，每一個患有飛蛾恐懼症的人都可能會驚恐得心跳停止。
感謝您的閱讀，保持好奇心，祝大家週末愉快。
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來源： www.habr.com