Schallumleitung: Mechanismus zur Erzeugung von Ultraschallklicks in Nachtmotten zum Schutz vor Fledermäusen

Große Reißzähne, starke Kiefer, Geschwindigkeit, unglaubliche Sicht und vieles mehr sind die Merkmale, die Raubtiere aller Rassen und Streifen bei der Jagd verwenden. Die Beute wiederum möchte auch nicht untätig an den Beinen sitzen (Flügel, Hufe, Flossen usw.) und entwickelt immer neue Wege, um unerwünschten engen Kontakt mit dem Verdauungssystem des Raubtiers zu vermeiden. Jemand wird ein Meister der Tarnung, jemand ist mit Gift überzogen und jemand wirft sein Inneres dem Täter ins Gesicht (Hallo zu den Seegurken). Aber es gibt solche, deren Schutzmechanismus für uns nicht sichtbar oder gar hörbar ist. Motten sind ein Lieblingsgericht der Fledermäuse. Beide haben seit vielen Millionen Jahren ihre Ultraschallfähigkeiten verbessert. Mäuse verwenden es, um nach Beute zu suchen, und Motten verwenden es, um ein Raubtier zu finden. "Vorgewarnt bedeutet bewaffnet" reicht Motten jedoch nicht aus, da sie die Fähigkeit entwickelt haben, "Funkstörungen" zu erzeugen, die die Ultraschall- "Sicht" von Fledermäusen verletzen. Wie machen sie das angesichts ihrer 100% igen Taubheit und wie effektiv hilft es ihnen, den Tod zu vermeiden? Wir werden im Bericht der Forschungsgruppe nach Antworten suchen. Lass uns gehen.

Studienbasis

Wenn Sie nachts jagen, müssen Sie entweder ein sehr gutes Sehvermögen, einen scharfen Geruchssinn oder ein ausgezeichnetes Gehör haben. Fledermäuse haben sich in gewisser Weise für Letzteres entschieden. Die Verwendung der Echolokalisierung ist für Fledermäuse sehr vorteilhaft. Erstens begrenzt die Nachtjagd die Anzahl potenzieller Gefahren und den Wettbewerb auf der Suche nach Nahrung. Zweitens gibt es nachts viele Insekten, dh die Chancen, nach 18:00 Uhr zu essen, sind viel höher.

Fledermäuse erzeugen je nach Art Ultraschall mit unterschiedlichen Frequenzbereichen. Darüber hinaus ändert sich selbst bei einer Spezies die Frequenz im Laufe der Zeit: zu Beginn von 130-150 kHz und dann von 30-40 kHz.



Während der Jagd „senden“ Fledermäuse Ultraschallwellen aus, die gegen umliegende Objekte, einschließlich möglicher Beute, „krachen“. Die reflektierten Wellen werden von der Fledermaus erfasst und können zwischen Hindernissen manövrieren oder den Angriff präzise auf die Beute konzentrieren.

Als die Evolution Talente verteilte, standen auch Motten nicht bereit. Sie können Ultraschallgeräusche oder falsche Signale erzeugen und die Fledermaus von ihrer Ungenießbarkeit überzeugen. Einige Arten von Motten verwenden Stridulation. Dieser ungewöhnliche Begriff ist sehr einfach zu erklären: Erinnern Sie sich, wie Grillen im Sommer "singen"? Das ist Stridulation. Ein anderer kluger oder eher klangvoller Meister dieses Talents sind Zikaden.

Motten haben möglicherweise eine alternative Klangquelle für schockierende „Kastagnetten“ - modifizierte Genitalstrukturen (ja, Wissenschaftler nannten Genitalien, die Töne als Kastagnetten erzeugen; dachten Sie, dass es Wissenschaftlern an Kreativität mangelt?).

Die meisten Mottenarten verwenden jedoch Timbals (nicht zu verwechseln mit Becken) - spezielle kutikuläre Formationen auf der Körperoberfläche mit einem Luftkissen darunter.

In der Studie, die wir heute betrachten, haben Wissenschaftler auf die Mottengattung Yponomeuta geachtet, bei der die meisten Arten (und es gibt ungefähr hundert von ihnen) eine ungewöhnliche Formation in ihrem Arsenal haben - einen durchscheinenden Abschnitt an den Flügeln ohne Schuppen zwischen den Adern von Cu _1b
und Cu ₂ . Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich an dieser Stelle eine Reihe von Graten befinden, was darauf hindeuten könnte, dass dieser Bereich (möglicherweise) durch Stridulation an der Schallbildung beteiligt ist.


Im Bild links (A) ist der Bereich der durchscheinenden Bildung weiß eingekreist, und im Bild rechts (B) des REM befinden sich Bilder desselben Bereichs.

Wissenschaftler haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine Reihe von Fragen zu beantworten: Dieser durchscheinende Bereich erzeugt einen Klang oder nicht, welche akustischen Eigenschaften hat er (wenn er alle gleich erzeugt) und wie diese Geräusche von einer Motte in seinem Leben verwendet werden.

Die Hauptthemen, die helfen sollten, Antworten auf die obigen Fragen zu finden, waren Individuen von zwei Mottenarten - Y. evonymella und Y. cagnagella.


Finde 10 Unterschiede: Y. evonymella (links) und Y. cagnagella (rechts).

Die Probanden wurden im Larvenstadium aus der Wildnis entnommen. Die resultierenden Puppen wurden in speziellen Behältern von 297 × 159 × 102 mm bei einer Temperatur von 21 ° C aufbewahrt.

Beobachtungsergebnisse

Wissenschaftler verzeichneten freie und feste Flüge von Probanden: 15 freie und 2 feste Flüge von Y. evonymella; 9 feste Flüge von Y. cagnagella. Während des Fluges erzeugten Motten bei jedem Flügelschlag die gleichen Ultraschallklicks (Grafik unten).


Spektrogramm von Ultraschallklicks während eines Flügelschlages einer Motte.

Das obige Spektrogramm zeigt mehrfarbige Schnitte. Der erste (rot) ist der Frequenzbereich von Geräuschen, die von Motten der Arctiinae-Unterfamilie gegen Fledermäuse erzeugt werden. Und das zweite (blau) ist der Hörbereich der Fledermäuse der Art Eptesicus fuscus.

Während des Sweeps gab es insgesamt zwei Ultraschallimpulse: einen zu Beginn des Sweeps und den zweiten am Ende des Sweeps. Während des ersten Impulses war die Klickfrequenz größer. Die Anzahl der Klicks pro Impuls, gemessen an den Beobachtungen, stimmt mit der Anzahl der Bänder in einem durchscheinenden Abschnitt überein. In Y. evonymella beträgt der Durchschnittswert der Klicks pro 1 Ultraschallimpuls 12,6 ± 1,7 und sie haben 11 Bänder im durchscheinenden Bereich (beachten Sie die Nummerierung auf dem SEM-Bild des Flügels).

Als nächstes entfernten die Wissenschaftler die Timbals (Region 260 x 800 μm) bei 12 Personen von Y. evonymella und zeichneten Geräusche während ihres Fluges vor und nach der Entfernung auf. Die Anzahl der Klicks für einen Zeitraum von 100 ms wurde ebenfalls berechnet, was ungefähr 3 Flügelklappen entspricht.

Nach dem Entfernen klickten sieben Personen nicht, acht - nur ein Klick und vier Klicks, jedoch in geringerer Menge und mit geringerer Amplitude. Wie sich für diese vier herausstellte, wurden die Holzflächen (durchscheinende Flächen) nicht vollständig entfernt, weshalb sie von der weiteren Analyse ausgeschlossen wurden.

Empirisch haben Wissenschaftler bestätigt, dass Motten beider getesteter Arten Geräusche produzieren. Jetzt beschlossen sie, sie nach Gehör zu testen (20 Individuen der Art Y. evonymella und 4 Individuen der Y. cagnagella).

Wissenschaftler reproduzierten Ultraschall, während die Probanden frei im Testraum flogen. Keine einzige Person hat darauf geantwortet. Das Experiment wurde wiederholt, wobei die Individuen nach Arten in getrennte Behälter aufgeteilt wurden, in denen sie sich in Ruhe befanden. Und wieder bewegte sich niemand.

Gleichzeitig sahen die Wissenschaftler durch Platzieren von 10 Individuen von Y. evonymella in einer Flugkammer die Reaktion der Probanden aufeinander. Und sie war die gleiche wie in früheren Tests, das heißt, keine.

Aber was ist mit Stridulation? Wissenschaftler haben geprüft, ob es Anzeichen von Reibung an Körperteilen gibt, um Geräusche in den getesteten Motten zu erzeugen. Und wie sich herausstellte, gibt es keine. Achten Sie im folgenden Video auf die Bewegungen der Mottenflügel während eines kontrollierten Fluges.


In diesem Video können wir sehen, welche Änderungen in der Position der Flügel und ihrer Teile während der Klappe auftreten.

Mit dem untersuchten durchscheinenden Bereich wurde zu keinem Zeitpunkt des Durchlaufs eine Reibung anderer Körperteile der Motte bemerkt. Aber die Klicks erscheinen irgendwie. Dies geschieht durch Drehen des Hinterflügels entlang seiner Achse von der Basis zur Spitze während der oberen und unteren Phase der Flügelklappe.

Eine detaillierte Untersuchung dieses Prozesses ergab, dass sich während der Supination (Rotationsbewegung der Extremität) zu Beginn des Lappens die Anal- und Jugalabschnitte des Flügels relativ zu seiner Vorderseite entlang der Schlüsselbeinrille nach unten falten.


Fliegende Motte, Seitenansicht.

Dieser Prozess verläuft von der Oberseite bis zur Basis des Flügels, sodass auch ein durchscheinender Bereich beteiligt ist. Währenddessen treten Ultraschallklicks auf.



Die obige Tabelle zeigt die Ergebnisse der Analyse von zehn Klicks, die in Querrichtung (90 °) bei allen Probanden (14 Y. Evonymella und 9 Y. Cagnagella) aufgezeichnet wurden. Die Spektralparameter, Dauer und Amplitude der Klicks wurden festgelegt.

Zusätzlich wurde eine Analyse von Klicks (5 für jedes von 8 Individuen) mit horizontaler Ausrichtung (0 °, 45 °, 90 ° und 180 °) durchgeführt.


Der Durchschnittswert des Schallpegels von acht Y. evonymella-Probanden wurde aus vier Richtungen aufgezeichnet: 0 ° - Mikrofon vor der Motte, 45 ° - Vorderseite, 90 ° - Seite, 180 ° - Rückseite.

Es gab keine besonderen Unterschiede: 0 ° und 45 °, Z = 0,3, p = 1,0; 0 ° und 180 °, Z = -2,3, p = 0,13; 45 ° und 180 °, Z = -2,4, p = 0,11.



Wissenschaftler haben auch berechnet, wie weit Fledermäuse je nach Position das Klicken von Motten hören. Die Ergebnisse sind wie folgt: 6,0 ± 0,4 m bei 0 °, 6,5 ± 0,4 m bei 45 °, 7,9 ± 0,7 m bei 90 ° und 5,6 ± 0,4 m bei 180 °. Diese Indikatoren werden oben als Diagramm ( B ) angezeigt.

In Grafik A sehen wir jedoch die Amplitude des reflektierten Schalls, die im Bereich von –35 ... –43 dB bei Frequenzen im Bereich von 20 ... 160 kHz variiert.

Hier können Sie die Audioaufnahme von Mottengeräuschen anhören.

Für eine detailliertere Untersuchung der Studie empfehle ich dringend, dass Sie sich den Bericht von Wissenschaftlern ansehen.

Nachwort

Evolution kann prinzipienlos, gnadenlos, seltsam und sogar ironisch sein, wie das Beispiel der untersuchten Motten zeigt. Da diese Kreaturen völlig hörlos sind, sind sie nicht ohne „Stimme“. Während des Schlagens verwenden die Motten durchscheinende Bereiche an den Flügeln und senden Ultraschallklicks aus, die die Fledermäuse verwirren, die nach ihnen dürsten.

Eine solch ungewöhnliche Anpassung ist eine Tatsache, aber sie wird viele Debatten darüber hervorrufen, wie sie entstanden ist, welche evolutionären Veränderungen die Motten durchgemacht haben, um einen solchen Mechanismus zu entwickeln, und wie alles begann.

Wir haben erneut die Bestätigung erhalten, dass die Welt voller erstaunlicher Kreaturen ist, die nicht aufhören, mit ihren Talenten zu überraschen, von denen wir nicht einmal geraten haben.



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