Desvío de sonido: mecanismo para generar clics ultrasónicos en polillas nocturnas como protección contra murciélagos

Grandes colmillos, mandíbulas fuertes, velocidad, visión increíble y mucho más son las características que los depredadores de todas las razas y rayas usan en el proceso de caza. La presa, a su vez, tampoco quiere sentarse sin hacer nada por las patas (alas, pezuñas, aletas, etc.) y se le ocurren más y más nuevas formas de evitar el contacto cercano no deseado con el sistema digestivo del depredador. Alguien se convierte en un maestro del camuflaje, alguien está cubierto de veneno y alguien arroja sus entrañas frente al delincuente (hola a los pepinos de mar). Pero hay aquellos cuyo mecanismo de protección no es visible ni audible para nosotros. Las polillas son un plato favorito de los murciélagos. Durante muchos millones de años, ambos han pulido sus habilidades de ultrasonido. Los ratones lo usan para buscar presas, y las polillas lo usan para encontrar un depredador. Pero "prevenido significa armado" no es suficiente para las polillas, porque han desarrollado la capacidad de crear "interferencias de radio" que violan la "visión" ultrasónica de los murciélagos. ¿Cómo lo hacen, dada su sordera 100%, y qué tan efectivamente les ayuda a evitar la muerte? Buscaremos respuestas en el informe del grupo de investigación. Vamos

Base de estudio

Cuando cazas de noche, debes tener muy buena vista, un sentido del olfato agudo o una audición excelente. Los murciélagos han elegido este último, en cierto modo. Usar ecolocalización es muy beneficioso para los murciélagos. En primer lugar, cazar de noche limita el número de peligros potenciales y la competencia en busca de alimento. En segundo lugar, en la noche hay muchos insectos, es decir, las posibilidades de comer después de las 18:00 son mucho mayores.

Los murciélagos producen ultrasonidos de diferentes rangos de frecuencia dependiendo de la especie. Además, incluso en una especie, la frecuencia cambia con el tiempo: al comienzo de 130-150 kHz, y luego 30-40 kHz.



Durante la cacería, los murciélagos "emiten" ondas ultrasónicas que "chocan" contra los objetos que lo rodean, incluidas las posibles presas. El murciélago captura las ondas reflejadas y puede maniobrar entre obstáculos o enfocar el ataque con precisión en la presa.

Cuando la evolución entregó talentos, las polillas tampoco se quedaron. Son capaces de generar ruido ultrasónico o señales falsas, convenciendo al murciélago de su incapacidad. Algunos tipos de polillas usan la estridulación. Este término inusual es muy simple de explicar: ¿recuerda cómo los "grillos" cantan en el verano? Esto es estridulación. Otro maestro brillante, o más bien sonoro de este talento son las cigarras.

Las polillas pueden tener una fuente alternativa de sonidos a partir de impactantes "estructuras genitales modificadas" castañuelas "(sí, los científicos llamaron genitales que producen sonido como castañuelas; ¿creías que la gente de ciencia carece de creatividad?).

Sin embargo, la mayoría de los tipos de polillas usan timbales (que no deben confundirse con los platillos), formaciones cuticulares especiales en la superficie del cuerpo con un "colchón" de aire debajo.

En el estudio que estamos considerando hoy, los científicos prestaron atención al género de las polillas Yponomeuta, en el que la mayoría de las especies (y hay alrededor de un centenar de ellas) tienen en su arsenal una formación inusual: una sección translúcida en las alas sin escamas entre las venas de Cu _1b
y Cu ₂ . Los científicos han descubierto que hay varias crestas adyacentes a este sitio, lo que puede indicar que esta área está involucrada en la formación de sonido por medio de la estridulación (posiblemente).


En la imagen de la izquierda (A), la región de formación translúcida está rodeada en blanco, y en la imagen de la derecha (B) del SEM, hay imágenes de la misma área.

Los científicos se han propuesto responder a una serie de preguntas: esta área translúcida produce un sonido o no, cuáles son sus propiedades acústicas (si produce todas las mismas) y cómo una polilla utiliza estos sonidos en su vida.

Los principales sujetos que supuestamente ayudarían a encontrar respuestas a las preguntas anteriores fueron individuos de dos especies de polillas: Y. evonymella y Y. cagnagella.


Encuentra 10 diferencias: Y. evonymella (izquierda) e Y. cagnagella (derecha).

Los sujetos fueron tomados de la naturaleza en la etapa larval. Las pupas resultantes se mantuvieron en recipientes especiales de 297 x 159 x 102 mm a una temperatura de 21 ° C.

Resultados de observación

Los científicos registraron vuelos gratuitos y fijos de sujetos: 15 vuelos gratuitos y 2 vuelos fijos de Y. evonymella; 9 vuelos fijos por Y. cagnagella. Durante los vuelos, las polillas produjeron los mismos clics ultrasónicos durante cada aleteo de las alas (gráficos a continuación).


Espectrograma de clics ultrasónicos durante una solapa de las alas de una polilla.

El espectrograma anterior muestra secciones multicolores. El primero (rojo) es el rango de frecuencia de los sonidos producidos por las polillas de la subfamilia Arctiinae contra los murciélagos. Y el segundo (azul) es el rango auditivo de los murciélagos de la especie Eptesicus fuscus.

Hubo dos pulsos ultrasónicos totales durante el barrido: uno al comienzo del barrido y el segundo al final del barrido. Fue durante el primer impulso que la frecuencia de clics fue mayor. El número de clics por pulso, a juzgar por las observaciones, coincide con el número de bandas en una sección translúcida. En Y. evonymella, el valor promedio de clics por 1 pulso ultrasónico es 12.6 ± 1.7, y tienen 11 bandas en la sección translúcida (preste atención a la numeración en la imagen SEM del ala).

A continuación, los científicos eliminaron los timbales (región de 260 x 800 μm) en 12 individuos de Y. evonymella y grabaron sonidos durante su vuelo antes y después de la extracción. También se calculó el número de clics durante un período de 100 ms, que es equivalente a aproximadamente 3 aletas de ala.

Después de la eliminación, siete personas no hicieron clic, ocho, solo 1 clic y cuatro produjeron clics, pero en una cantidad menor y con una amplitud menor. Como resultó para estos cuatro, las áreas de madera (áreas translúcidas) no se eliminaron por completo, por lo tanto, se excluyeron de un análisis más detallado.

Empíricamente, los científicos han confirmado que las polillas de ambas especies probadas producen sonidos. Ahora decidieron probarlos por oído (20 individuos de la especie Y. evonymella y 4 individuos de Y. cagnagella).

Los científicos reprodujeron el ultrasonido mientras los sujetos volaban libremente en la sala de pruebas. Ni un solo individuo ha respondido a esto. El experimento se repitió, pero dividió a los individuos por especies en contenedores separados, donde estaban en reposo. Y de nuevo, nadie se movió.

Al mismo tiempo, al colocar a 10 individuos de Y. evonymella en una cámara de vuelo, los científicos vieron la reacción de los sujetos entre sí. Y ella era la misma que en las pruebas anteriores, es decir, ninguna.

¿Pero qué pasa con la estridulación? Los científicos han comprobado si hay signos de fricción en alguna parte del cuerpo para producir sonidos en las polillas probadas. Y resultó que no hay ninguno. Presta atención a los movimientos de las alas de la polilla durante un vuelo controlado en el video a continuación.


En este video podemos ver qué cambios ocurren en la posición de las alas y sus partes durante la aleta.

Con el área translúcida investigada, la fricción de otras partes del cuerpo de la polilla no se notó en ningún momento del barrido. Pero los clics de alguna manera aparecen. Y esto sucede girando el ala posterior a lo largo de su eje desde la base hasta la punta durante las fases superior e inferior de la aleta del ala.

Un examen detallado de este proceso mostró que durante la supinación (movimiento rotacional de la extremidad) al comienzo del colgajo, las secciones anal y yugal del ala se pliegan en relación con su frente a lo largo del surco clavicular.


Polilla voladora, vista lateral.

Este proceso procede desde la parte superior hasta la base del ala, por lo que también está involucrada un área translúcida. Durante esto, se producen clics ultrasónicos.



La tabla anterior muestra los resultados del análisis de diez clics registrados en la dirección transversal (90 °) en todos los sujetos (14 Y. evonymella y 9 Y. cagnagella). Se establecieron los parámetros espectrales, la duración y la amplitud de los clics.

Además, también se realizó un análisis de clics (5 para cada uno de los 8 individuos) de orientación horizontal (0 °, 45 °, 90 ° y 180 °).


El valor promedio del nivel de sonido de ocho sujetos Y. evonymella grabados en cuatro direcciones: 0 ° - micrófono delante de la polilla, 45 ° - lado frontal, 90 ° - lado, 180 ° - parte posterior.

No hubo diferencias especiales: 0 ° y 45 °, Z = 0.3, p = 1.0; 0 ° y 180 °, Z = -2.3, p = 0.13; 45 ° y 180 °, Z = -2.4, p = 0.11.



Los científicos también han calculado hasta qué punto los murciélagos escucharán los clics de las polillas dependiendo de su posición. Los resultados son los siguientes: 6.0 ± 0.4 ma 0 °, 6.5 ± 0.4 ma 45 °, 7.9 ± 0.7 ma 90 ° y 5.6 ± 0.4 ma 180 °. Estos indicadores se muestran como un cuadro arriba ( B ).

Pero en el gráfico A vemos la amplitud del sonido reflejado, que varía en el rango −35 ... −43 dB a frecuencias en el rango 20 ... 160 kHz.

Aquí puede escuchar la grabación de audio de sonidos de polillas.

Para un estudio más detallado del estudio, le recomiendo que examine el informe de los científicos .

Epílogo

La evolución puede ser sin principios, despiadada, extraña e incluso irónica, como lo muestra el ejemplo de las polillas estudiadas. Siendo completamente sin audición, estas criaturas no carecen de una "voz". Usando áreas translúcidas en las alas durante el aleteo, las polillas emiten clics ultrasónicos que confunden a los murciélagos que tienen sed de comer.

Una adaptación tan inusual es un hecho, pero dará lugar a un gran debate sobre cómo se formó, qué cambios evolutivos experimentaron las polillas para desarrollar dicho mecanismo y cómo comenzó todo.

Una vez más, hemos recibido la confirmación de que el mundo está lleno de criaturas increíbles que no dejan de sorprendernos con sus talentos, que ni siquiera adivinábamos.



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