تحويل الصوت: آلية لتوليد نقرات فوق صوتية في العث الليلي كحماية ضد الخفافيش

الأنياب الكبيرة ، الفكوك القوية ، السرعة ، الرؤية المذهلة وغير ذلك الكثير هي الميزات التي يستخدمها المفترسون من جميع السلالات والمشارب في عملية الصيد. الفريسة ، بدورها ، لا تريد أن تجلس مكتوفة الأيدي (الأجنحة ، الحوافر ، الزعانف ، وما إلى ذلك) وتخرج بطرق أكثر وأكثر لتفادي الاتصال الوثيق غير المرغوب فيه مع الجهاز الهضمي للمفترس. شخص ما يصبح سيد التمويه ، ومغلف شخص ما بالسم ، وشخص يرمي بداخله في وجه الجاني (مرحبا إلى خيار البحر). ولكن هناك أولئك الذين آلية مرئية غير مرئية أو حتى مسموعة بالنسبة لنا. العث هي الطبق المفضل من الخفافيش. لملايين السنين ، صقل كلاهما مهارات الموجات فوق الصوتية. تستخدمها الفئران للبحث عن الفرائس ، بينما تستخدمها العثيات للعثور على حيوان مفترس. لكن "الوسائل المسبقة التحذير" ليست كافية للعث ، لأنها طورت القدرة على خلق "تدخل لاسلكي" ينتهك "الرؤية" للموجات فوق الصوتية للخفافيش. كيف يفعلون ذلك ، بالنظر إلى الصمم بنسبة 100 ٪ ، وما مدى فعاليتها في مساعدتهم على تجنب الموت؟ سوف نبحث عن إجابات في تقرير مجموعة الأبحاث. دعنا نذهب.

أساس الدراسة

عندما تصطاد في الليل ، فأنت بحاجة إلى رؤية جيدة للغاية أو شعور حاد بالرائحة أو سماع ممتاز. وقد اختار الخفافيش هذا الأخير ، بطريقة ما. باستخدام تحديد الموقع بالصدى مفيد جدا للخفافيش. أولاً ، يحد الصيد ليلاً من عدد الأخطار المحتملة والمنافسة بحثًا عن الطعام. ثانياً ، في الليل هناك الكثير من الحشرات ، أي أن فرص تناول الطعام بعد الساعة 6 مساءً أعلى بكثير.

الخفافيش تنتج الموجات فوق الصوتية من نطاقات تردد مختلفة اعتمادا على الأنواع. علاوة على ذلك ، حتى في نوع واحد ، يتغير التردد بمرور الوقت: في بداية 130-150 كيلو هرتز ، ثم 30-40 كيلو هرتز.



أثناء البحث ، "تنبعث" الخفافيش الموجات فوق الصوتية التي "تصطدم" بالأشياء المحيطة بها ، بما في ذلك الفريسة المحتملة. يتم التقاط الموجات المنعكسة بواسطة الخفافيش ويمكنها المناورة بين العقبات أو تركيز الهجوم بدقة على الفريسة.

عندما أعطى التطور المواهب ، لم تقف العث أيضًا. فهي قادرة على توليد ضوضاء بالموجات فوق الصوتية أو إشارات خاطئة ، وإقناع الخفافيش بعدم قابليتها للتأثر. بعض أنواع العث تستخدم التخمير. هذا المصطلح غير العادي بسيط للغاية لتفسيره: تذكر كيف "تغني" الصراصير في الصيف؟ هذا هو التخويف. سيد آخر مشرق ، أو رنان إلى حد ما لهذه الموهبة هو السيكادا.

قد يكون لدى العث مصدر بديل للأصوات من "الصُنَاع" المروعة - بنى تناسلية معدلة (نعم ، العلماء يطلقون على الأعضاء التناسلية التي تنتج الصوت كشعيرات ؛ هل تعتقد أن أهل العلم يفتقرون إلى الإبداع؟).

ومع ذلك ، فإن معظم أنواع العث تستخدم الخطوط الزمنية (يجب عدم الخلط بينها وبين الصنج) - تشكيلات جلدية خاصة على سطح الجسم مع "وسادة" هوائية أسفلها.

في الدراسة التي ندرسها اليوم ، اهتم العلماء بجنس العث Yponome ، حيث تمتلك معظم الأنواع (ويوجد حوالي مائة منها) في ترسانتها تشكيل غير عادي - قسم شفاف على الأجنحة دون موازين بين عروق Cu _1b
و Cu ₂ . لقد اكتشف العلماء أن هناك عددًا من التلال المتاخمة لهذا الموقع ، مما قد يشير إلى أن هذه المنطقة متورطة في تكوين الصوت عن طريق التحفيز (ربما).


في الصورة على اليسار (A) ، تكون منطقة التكوين الشفافة محاطة بدائرة بيضاء ، وفي الصورة على اليمين (B) من SEM هناك صور لنفس المنطقة.

لقد حدد العلماء لأنفسهم مهمة الإجابة على عدد من الأسئلة: هذه المنطقة الشفافة تنتج صوتًا أم لا ، وما هي خصائصها الصوتية (إذا كانت تنتج نفس الشيء) وكيف يتم استخدام هذه الأصوات بواسطة فراشة في حياته.

المواضيع الرئيسية التي كان من المفترض أن تساعد في العثور على إجابات للأسئلة المذكورة أعلاه كانت الأفراد من نوعين من العث - Y. evonymella و Y. cagnagella.


البحث عن الاختلافات 10: Y. evonymella (يسار) و Y. cagnagella (يمين).

وقد اتخذت الموضوعات من البرية في مرحلة اليرقات. تم حفظ الشرانق الناتجة في عبوات خاصة بحجم 297 × 159 × 102 مم عند درجة حرارة 21 درجة مئوية.

نتائج الملاحظة

سجل العلماء رحلات مجانية وثابتة للموضوعات: 15 رحلة مجانية ورحلتان ثابتتان لـ Y. evonymella ؛ 9 رحلات ثابتة من قبل Y. cagnagella. أثناء الرحلات الجوية ، أنتجت العث نفس النقرات فوق الصوتية خلال كل رفرف للأجنحة (الرسوم البيانية أدناه).


طيفي من النقرات فوق الصوتية خلال رفرف واحد من أجنحة العثة.

الطيفية أعلاه يظهر أقسام متعددة الألوان. الأول (الأحمر) هو مدى تردد الأصوات التي تنتجها عث عائلة Arctiinae الفرعية ضد الخفافيش. والثاني (الأزرق) هو مجموعة سمعية من الخفافيش من الأنواع Eptesicus fuscus.

كان هناك مجموعتان من النبضات فوق الصوتية أثناء عملية المسح: واحدة في بداية عملية المسح والثانية في نهاية عملية المسح. لقد كان تواتر النقرات أكبر خلال الدافع الأول. يتزامن عدد النقرات لكل نبضة ، بناءً على الملاحظات ، مع عدد النطاقات في قسم شفاف. في Y. evonymella ، فإن متوسط ​​قيمة النقرات لكل نبضة فوق صوتية واحدة هو 12.6، 1.7 ، ولديها 11 نطاقًا في القسم الشفاف (لاحظ الانتباه إلى الترقيم الموجود على صورة SEM للجناح).

بعد ذلك ، قام العلماء بإزالة الرموز الزمنية (المنطقة 260 × 800 ميكرون) في 12 فردًا من Y. evonymella والأصوات المسجلة أثناء رحلتهم قبل وبعد الإزالة. كما تم حساب عدد النقرات لمدة 100 مللي ثانية ، وهو ما يعادل حوالي 3 اللوحات الجناح.

بعد الإزالة ، لم ينقر سبعة أفراد ، ثم نقرة واحدة فقط ، وأربعة نقرات أنتجت ، ولكن بكمية أقل وبسعة أقل. كما اتضح فيما بعد بالنسبة للأربعة ، فإن مناطق الأخشاب (المناطق الشفافة) لم يتم إزالتها بالكامل ، وبالتالي تم استبعادها من التحليل الإضافي.

من الناحية العملية ، أكد العلماء أن العث من كلا النوعين المختبرين ينتج أصواتاً. الآن قرروا اختبارها عن طريق الأذن (20 فردا من الأنواع Y. evonymella و 4 أفراد من Y. cagnagella).

استنسخ العلماء الموجات فوق الصوتية بينما طار الأشخاص بحرية في غرفة الاختبار. لم يرد فرد واحد على هذا. تكررت التجربة ، لكن قسّمت الأفراد حسب الأنواع إلى حاويات منفصلة ، حيث كانوا في راحة. ومرة أخرى ، لم يتحرك أحد.

في الوقت نفسه ، من خلال وضع 10 أفراد من Y. evonymella في غرفة طيران واحدة ، رأى العلماء رد فعل الأشخاص تجاه بعضهم البعض. وكانت هي نفسها كما في الاختبارات السابقة ، وهذا هو ، لا شيء.

ولكن ماذا عن الترهيب؟ لقد فحص العلماء ما إذا كانت هناك علامات احتكاك من أي أجزاء من الجسم لإنتاج أصوات في العث التي تم اختبارها. وكما اتضح ، لا يوجد شيء. انتبه إلى تحركات أجنحة العث أثناء رحلة مسيطر عليها في الفيديو أدناه.


في هذا الفيديو ، يمكننا أن نرى التغييرات التي تحدث في موضع الأجنحة وأجزائها أثناء اللوحة.

مع منطقة شفافة التحقيق ، لم يلاحظ احتكاك أجزاء أخرى من جسم العثة في أي لحظة من الاجتياح. لكن النقرات تظهر بطريقة ما. ويحدث هذا من خلال تدوير الجناح الخلفي على طول محوره من القاعدة إلى الطرف أثناء المرحلتين العلوية والسفلية من رفرف الجناح.

أظهر فحص مفصل لهذه العملية أنه أثناء الاستلقاء (الحركة الدورانية للطرف) في بداية الغطاء ، يتم طي المقاطع الشرجية والجانبية للجناح نسبةً إلى الأمام بمحاذاة الأخدود الترقوي.


تحلق العثة ، عرض الجانب.

تنطلق هذه العملية من الأعلى إلى قاعدة الجناح ، لذلك توجد منطقة شفافة أيضًا. خلال هذا ، تحدث النقرات فوق الصوتية.



يوضح الجدول أعلاه نتائج تحليل عشر نقرات مسجلة في الاتجاه العرضي (90 درجة) في جميع المواد (14 Y. evonymella و 9 Y. cagnagella). تم تحديد المعلمات الطيفية ومدتها وسعة النقرات.

بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء تحليل للنقرات (5 لكل من كل 8 أفراد) للاتجاه الأفقي (0 ° و 45 درجة و 90 درجة و 180 درجة).


متوسط ​​قيمة مستوى الصوت لثمانية أشخاص من موضوعات evonymella المسجلة من أربعة اتجاهات: 0 ° - ميكروفون أمام العثة ، 45 درجة - الجانب الأمامي ، 90 درجة - الجانب ، 180 درجة - الخلفية.

لم تكن هناك اختلافات خاصة: 0 ° و 45 ° ، Z = 0.3 ، p = 1.0 ؛ 0 ° و 180 ° ، Z = -2.3 ، p = 0.13 ؛ 45 درجة و 180 درجة ، Z = -2.4 ، ع = 0.11.



وقد حسب العلماء أيضًا مدى سماع الخفافيش لنقرات العث اعتمادًا على موضعها. النتائج هي كما يلي: 6.0 ± 0.4 م عند 0 درجة ، 6.5 ± 0.4 م عند 45 درجة ، 7.9 ± 0.7 م في 90 درجة و 5.6 ± 0.4 م في 180 درجة. يتم عرض هذه المؤشرات كمخطط أعلاه ( B ).

ولكن على الرسم البياني A ، نرى سعة الصوت المنعكس ، والتي تتراوح في النطاق من 35 إلى ... −43 ديسيبل عند ترددات في النطاق 20 ... 160 كيلو هرتز.

هنا يمكنك الاستماع إلى التسجيل الصوتي لأصوات العث.

لدراسة أكثر تفصيلاً للدراسة ، أوصي بشدة أن تنظر في تقرير العلماء .

خاتمة

يمكن أن يكون التطور بلا مبادئ ، بلا رحمة ، غريب ، وحتى مفارقة ، كما يظهر من مثال العث المدروس. نظرًا لعدم سماعها تمامًا ، فإن هذه المخلوقات لا تخلو من "صوت". باستخدام المناطق الشفافة على الأجنحة أثناء الخفقان ، تنبعث العث من النقرات فوق الصوتية التي تربك الخفافيش التي تعطشها لتتغذى عليها.

مثل هذا التكيف غير العادي حقيقة ، لكنه سيثير الكثير من النقاش حول كيفية تشكيلها ، والتغيرات التطورية التي مرت بها العث لتطوير مثل هذه الآلية ، وكيف بدأ كل شيء.

لقد تلقينا مرة أخرى تأكيدًا بأن العالم مليء بالمخلوقات المذهلة التي لا تتوقف عن دهشتها بمواهبهم ، والتي لم نخمنها حتى.



شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الربيع مجانًا عند الدفع لمدة نصف عام ، يمكنك طلبها هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ لدينا فقط 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟