أراك: تكتيكات اخفاء الخفافيش

في عالم الحياة البرية ، يلعب الصيادون والفريسة باستمرار اللحاق بالركب ، حرفيًا ومجازيًا. يجدر بالصياد تطوير مهارات جديدة من خلال التطور أو غيرها من الأساليب ، حيث أن الفريسة تتكيف معها ، حتى لا تؤكل. هذه هي لعبة البوكر التي لا نهاية لها مع زيادة ثابتة في الرهانات ، والفائز الذي يحصل على جائزة الحياة الأكثر قيمة. لقد درسنا مؤخرًا آلية حماية العث من الخفافيش ، والتي تقوم على توليد التداخل بالموجات فوق الصوتية. من بين الحشرات ، التي تعتبر حساسية للسونار المجنح ، يعد إخفاء الإشارات فوق الصوتية مهارة حيوية. ومع ذلك ، فإن الخفافيش لا تريد أن تظل جائعة ، لأنها تمتلك في ترسانتها مهارة تسمح لها برؤية الفرائس على الرغم من التنكر. كيف بالضبط الخفافيش تأثيري Sauron ، ما مدى فعالية أساليب الصيد الخاصة بهم وكيف أوراق النبات تساعدهم في هذا؟ نتعرف على هذا من تقرير مجموعة الأبحاث. دعنا نذهب.

أساس الدراسة

لقد أثارت الخفافيش دائمًا مجموعة واسعة من المشاعر لدى الناس: من الفضول والخشوع إلى الخوف الشديد والاشمئزاز. وهذا أمر مفهوم ، لأنه من ناحية ، هذه المخلوقات صيادون ممتازون يستخدمون السمع فقط في صيدهم ، ومن ناحية أخرى ، مخلوقات ليلية فظيعة تتسلق في شعرها وتسعى إلى عض الجميع (هذه ، بالطبع ، أساطير تولدها مخاوف الإنسان) . من الصعب أن تحب الحيوان ، الذي يرتبط في الثقافة الشعبية مع دراكولا وتشوباكابرا.


مهلا ، أنا خائف تماما.

لكن العلماء أشخاص محايدون ، فهم لا يعطون كيف تنظرون وماذا تأكلون. أنت أرنب رقيق أو خفافيش ، وسيكونون سعداء بإجراء بضع تجارب عليك ، ومن ثم تشريح عقلك لاستكمال الصورة. حسنًا ، سنترك الفكاهة السوداء (مع بعض الحقيقة) جانباً وننتقل إلى هذه النقطة.

كما نعلم بالفعل ، فإن الأداة الرئيسية للخفافيش أثناء الصيد هي سمعهم. الفئران تنشط في الليل ، بسبب عدد أقل من المنافسين / الأخطار وعدد أكبر من الفرائس. عن طريق إصدار الموجات فوق الصوتية ، تلتقط الخفافيش جميع إشارات الإرجاع التي ترتد الكائنات المحيطة بها ، بما في ذلك الفريسة المحتملة.

إنه لأمر رائع بالتأكيد أن تنبعث منها ضوضاء بالموجات فوق الصوتية ، ولكن ليس كل المتقدمين لشغل وظيفة الخفافيش يتمتعون بهذه المواهب. لكن حتى الحشرات غير الخيطية يمكنها إخفاء مواقعها. للقيام بذلك ، يحتاجون إلى الاندماج مع البيئة ، ولكن ليس كصاحب بريداتور من الفيلم الذي يحمل نفس الاسم ، لأننا نتحدث عن الصوت. الغابة الليلية مليئة بالأصوات من مجموعة متنوعة من المصادر ، جزء منها ضوضاء في الخلفية. إذا كانت الحشرة تجلس ، على سبيل المثال ، على ورقة بلا حراك ، أي حصة كبيرة من احتمال الضياع في هذه الخلفية الضجيج والبقاء على قيد الحياة حتى الصباح.

بالنظر إلى ذلك ، يعتقد العديد من العلماء أن مثل هذه الفريسة للخفافيش لا يمكن تحقيقها بكل بساطة ، لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. كانت بعض أنواع الخفافيش لا تزال قادرة على حل لغز الحشرات "غير المرئية" والتقاطها بنجاح. يبقى السؤال - كيف؟ للإجابة على هذا السؤال ، استخدم علماء من معهد سميثسونيان للبحوث المدارية مستشعرًا محاكيًا حيويًا يسجل أي تقلبات في الصدى من الحشرات التي تجلس بهدوء على الأوراق (على سبيل المثال ، الاختباء). بعد ذلك ، قام العلماء بحساب مسارات الهجوم المثالية ، أي مسارات الطيران وزاوية التقاط الخفافيش ، والتي يمكن أن تساعد في تجاوز التمويه. ثم قاموا بالتحقق من حساباتهم ونظرياتهم في الممارسة العملية ، ومراقبة الخفافيش التي تهاجم الفريسة المقنعة. من الغريب أن الأوراق التي تجلس عليها الحشرات بلا مبالاة كانت بمثابة أداة لالتقاطها.


ليست هي الجمال؟

وقد لعبت دور الموضوعات في هذه الدراسة من قبل 4 ذكور من الأنواع Micronycteris microtis (مشترك كبير الخفافيش) ، والتي تم اكتشافها في بيئتها الطبيعية في جزيرة بارو كولورادو (بنما). أثناء التجارب ، تم استخدام قفص خاص (1.40 × 1.00 × 0.80 م) ، يقع في الغابة على الجزيرة. قام العلماء بتسجيل بيانات حول هروب الأفراد الذين تم وضعهم في هذا القفص. في الليلة التالية بعد الالتقاط ، بدأت التجارب الفعلية. تم وضع فرد واحد في القفص ، الذي كان من المفترض أن يجد ويمسك "فريسة ملثمين". مع فرد واحد ، تم إجراء أكثر من 16 ساعة من التجارب (ليلتان لمدة 8 ساعات) من أجل تقليل تأثير الذاكرة المكانية والضغط على الحيوان. بعد التجارب ، تم إطلاق جميع الخفافيش في نفس المكان الذي تم فيه القبض عليهم.

كان لدى الباحثين نظريتان رئيسيتان لشرح كيف تفترس الخفافيش على الفريسة المقنعة: نظرية الظل الصوتية ونظرية المرآة الصوتية.

يحدث تأثير "الظل الصوتي" عندما يبدد كائن على سطح الورقة طاقة الصدى ، مما يقلل من قوة الصدى من سطح الورقة. لتحقيق أقصى قدر من الظل الصوتي للكائن ، يجب أن يقترب الخفافيش مباشرةً من الأمام في الاتجاه العمودي على سطح الخلفية ( 1A ).


الصورة رقم 1

في حالة المرآة الصوتية ، تتصرف خفافيش الغابات مثل أقارب الجر ، والتي تلتقط الفرائس من سطح الخزان. تنعكس إشارات تحديد الموقع بالصدى المنبعثة بزاوية منخفضة على سطح الماء من مضرب الصيد. لكن الصدى من الفريسة المحتملة ينعكس مرة أخرى على الخفافيش ( 1B ).

اقترح الباحثون أن الأوراق تتصرف مثل سطح الماء ، أي بمثابة عاكس إشارة ( 1C ). ولكن بالنسبة لتأثير المرآة الكامل ، هناك حاجة إلى زاوية معينة من الهجوم.

وفقًا لنظرية الظل الصوتي ، يجب أن تهاجم الخفافيش الفريسة من الاتجاه الأمامي ، إذا جاز التعبير ، في الجبهة ، لأن التظليل سيكون الأقوى في هذه الحالة. إذا تم استخدام مرآة صوتية ، فيجب أن يحدث الهجوم بزاوية قصوى. من أجل تحديد أي زاوية معينة للهجوم يمكن أن تكون الأمثل ، أجرى العلماء قياسات صوتية في زوايا مختلفة بالنسبة للورقة.

بعد الانتهاء من الحسابات والتحقق من النظريات ، تم إجراء اختبارات سلوكية بمشاركة الخفافيش الحية ومقارنة نتائج الملاحظات مع نتائج النمذجة النظرية.

نتائج الحسابات والملاحظات

الصورة رقم 2

بادئ ذي بدء ، تم إنشاء نموذج صوتي (قبة) من الورقة مع وبدون استخراج ، من خلال الجمع بين جميع إشارات الصدى في زوايا مختلفة من الهجوم في صورة واحدة. نتيجة لذلك ، تم الحصول على 541 موقعًا على 9 مسارات نصف دائرية حول الورقة ( 2A ).

لكل نقطة ، تم حساب كثافة القدرة الطيفية * والحجم الصوتي * (TS - قوة الهدف) للهدف (أي كثافة الصدى) لمدة 5 نطاقات تردد مختلفة ، والتي تتوافق تقريبًا مع المكونات التوافقية لإشارة الخفافيش الصادرة ( 2B ).

الكثافة الطيفية للقدرة * - وظيفة توزيع قدرة الإشارة حسب التردد.

الحجم الصوتي * (أو القدرة الصوتية المستهدفة) هو مقياس لمنطقة كائن من حيث استجابة الإشارة الصوتية.

يوضح الشكل 2C نتائج زوايا الهجوم المشتقة ، والتي هي الزوايا بين الطبيعي بالنسبة لسطح الورقة في مركز الإنتاج وموقع مصدر الإشارة ، أي الخفافيش.


الصورة رقم 3

أظهرت الملاحظات أن كلا النوعين من الأوراق (مع وبدون الاستخراج) في جميع مديات التردد يظهران أكبر حجم صوتي في الزوايا <30 ° (الأجزاء المركزية من الرسوم البيانية 3A و 3B ) وحجم الصوت الأصغر في الزوايا ≥ 30 ° (الجزء الخارجي من الرسوم البيانية في 3A و 3 B ).

تؤكد الصورة 3A أن الورقة تعمل فعليًا كمرآة صوتية ، أي عند زوايا أقل من 30 درجة يتم إنشاء صدى قوي للمرآة ، وعند 30 درجة ينعكس الصدى من مصدر الصوت.

أظهرت مقارنة الورقة بالإنتاج عليها ( 3A ) وبدون إنتاج ( 3B ) أن وجود الإنتاج يزيد من الحجم الصوتي للهدف عند الزوايا ° 30 درجة. في هذه الحالة ، يمكن رؤية التأثير الصدى الصوتي للإنتاج على الورقة بشكل أفضل عند إنشاء TS الناجم عن الإنتاج ، أي الاختلافات في TS بين ورقة مع وبدون إنتاج ( 3C ).

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه لا يتم ملاحظة زيادة في الحجم الصوتي للهدف عند الزوايا ° 30 درجة فقط في حالة الترددات العالية ، وعند الترددات المنخفضة لا يوجد أي تأثير إضافي على الإطلاق.

جعلت الحسابات المذكورة أعلاه من الممكن من الناحية النظرية تحديد مدى زوايا الهجوم في حالة نظرية الانعكاس المرآوي - 42 ° ... 78 °. في هذا النطاق ، لوحظت نفس الزيادة في حجم الهدف الصوتي من 6 إلى 10 ديسيبل عند ترددات أعلى (> 87 كيلو هرتز) ، وهو ما يتسق مع البيانات الصوتية لخفافيش M. microtis.

هناك طريقة مماثلة للصيد (بزاوية ، إذا جاز التعبير) ، تتيح للمفترس أن يحدد بسرعة وجود / عدم وجود فريسة على ورقة: أصداء ضعيفة ومنخفضة التردد - الورقة فارغة ، أصداء قوية وعريضة النطاق - هناك ورقة لذيذة.

إذا أخذنا في الاعتبار نظرية الظل الصوتي ، فإن زاوية الهجوم يجب أن تكون أقل من 30. في هذه الحالة ، ووفقًا للحسابات ، يكون التداخل بين أصداء الورقة والإنتاج هو الحد الأقصى ، مما يؤدي إلى انخفاض في TS مقارنة بصدى الورقة بدون إنتاج ، أي هذا يؤدي إلى الظل الصوتية.

مع إجراء العمليات الحسابية ، دعنا ننتقل إلى الملاحظات.

أثناء الملاحظات ، تم استخدام الحشرات المختلفة من النظام الغذائي للخفافيش الموجودة على ورقة اصطناعية كفرائس. باستخدام اثنين من كاميرات عالية السرعة وميكروفون بالموجات فوق الصوتية ، تم إجراء تسجيلات لسلوك الخفافيش عند الاقتراب من الفريسة. من السجلات التي تم الحصول عليها ، تم إعادة إنشاء 33 مسار طيران من الخفافيش تقترب وتهبط على الفريسة.


يهاجم الخفافيش فريسة.

استندت مسارات الطيران إلى موضع خياشيم الخفافيش خلال كل إطار أثناء إرسالها للإشارة.

كما هو متوقع ، أظهرت الملاحظات أن الخفافيش كانت تقترب من الفريسة بزاوية.


الصورة رقم 4

تُظهر الصورة 4A خريطة ثلاثية الأبعاد لمسارات الهجوم على الفريسة. وقد وجد أيضًا أن توزيع زوايا الهجوم يتوافق مع منحنيات الحجم الصوتي للترددات العالية ( 4V ).

هاجمت جميع الموضوعات الهدف في زوايا <30 ° وتجنب بوضوح المزيد من الاتجاهات الأمامية. من بين جميع زوايا الهجوم التي لوحظت خلال التجارب ، كان 79.9 ٪ في النطاق الأمثل المتوقع من 42 درجة ... 78 درجة. لكي نكون أكثر دقة ، كانت نسبة 44.5٪ من جميع الزوايا في حدود 60 درجة ... 72 درجة.


هجوم فريسة بزاوية وطيفية للإشارة الصوتية المنبعثة.

ملاحظة أخرى هي حقيقة أن الخفافيش لم تهاجم أبداً الفريسة من الأعلى ، كما اقترح باحثون آخرون.

للتعرف أكثر تفصيلاً على الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بأن تنظر في تقرير العلماء ومواد إضافية إليه.

خاتمة

يعد استخدام تحديد الموقع بالصدى كأداة رئيسية ، وأحيانًا أداة الصيد الوحيدة ، ظاهرة فريدة ومدهشة بالفعل. ومع ذلك ، لا تتوقف الخفافيش عن الدهشة ، مما يدل على تكتيكات هجوم أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد سابقًا. ليس من الصعب العثور على فريسة وإمساكها لا تخفيها ، ولكن العثور على حشرة تحاول إخفاءها في ضجيج الخلفية الصوتية تتطلب نهجًا مختلفًا. في الخفافيش ، ويسمى هذا النهج الظل الصوتية والمرآة الصوتية. عند الطيران إلى ورقة بزاوية معينة ، يحدد الخفافيش على الفور وجود أو عدم وجود فريسة محتملة. وإذا كان هناك واحد ، ثم يتم ضمان العشاء.

هذه الدراسة ، حسب مؤلفيها ، قد تقود المجتمع العلمي إلى اكتشافات جديدة في الصوتيات وتحديد الموقع بالصدى بشكل عام وفي عالم الحيوان. في أي حال ، لتعلم شيء جديد عن العالم الذي يحيط بك ، وعن المخلوقات التي تعيش فيه ، لم يكن شيئا سيئا.



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).

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ فقط لدينا 2 من Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14 جيجا بايت 64 جيجا بايت DDR4 4 × 960 جيجا بايت SSD 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 199 دولار في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 سعة 2 جيجا هرتز 6 جيجا بايت 128 جيجا بايت ذاكرة DDR3 2x960GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 تيرابايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟