Ich sehe dich: Taktik der Fledermausmaskierung

In der Welt der Wildtiere holen Jäger und Beute buchstäblich und im übertragenen Sinne ständig Aufholjagd. Es lohnt sich für den Jäger, neue Fähigkeiten durch Evolution oder andere Methoden zu entwickeln, wenn sich die Beute an sie anpasst, um nicht gefressen zu werden. Dies ist ein endloses Pokerspiel mit einer konstanten Zunahme der Einsätze, dem Gewinner, der den wertvollsten Preis erhält - das Leben. Kürzlich haben wir bereits den Mechanismus zum Schutz von Motten vor Fledermäusen untersucht , der auf der Erzeugung von Ultraschallstörungen beruht. Unter Insekten, die eine Delikatesse für geflügeltes Sonar sind, ist die Maskierung ihres Ultraschallsignals eine wichtige Fähigkeit. Fledermäuse wollen jedoch nicht hungrig bleiben, weil sie eine Fähigkeit in ihrem Arsenal haben, die es ihnen ermöglicht, trotz der Verkleidung Beute zu sehen. Wie genau spielen Fledermäuse Sauron, wie effektiv sind ihre Jagdtaktiken und wie helfen ihnen Pflanzenblätter dabei? Dies erfahren wir aus dem Bericht der Forschungsgruppe. Lass uns gehen.

Studienbasis

Fledermäuse haben bei Menschen immer eine Vielzahl von Gefühlen hervorgerufen: von Neugier und Ehrfurcht bis hin zu regelrechter Angst und Ekel. Und das ist verständlich, denn einerseits sind diese Kreaturen ausgezeichnete Jäger, die nur das Hören bei ihren Jagden verwenden, und andererseits schreckliche Nachtkreaturen, die in ihre Haare klettern und sich bemühen, alle zu beißen (dies sind natürlich Mythen, die durch menschliche Ängste erzeugt werden). . Es ist schwierig, das Tier zu lieben, das in der Populärkultur mit Dracula und Chupacabra assoziiert wird.


Hey, ich bin völlig furchtlos.

Aber Wissenschaftler sind unparteiische Menschen, sie kümmern sich nicht darum, wie Sie aussehen und was Sie essen. Sie sind ein flauschiger Hase oder eine Fledermaus, sie werden gerne ein paar Experimente an Ihnen durchführen und dann auch eine Präparation Ihres Gehirns durchführen, um das Bild zu vervollständigen. Okay, wir lassen den schwarzen Humor (mit etwas Wahrheit) beiseite und kommen zum Punkt.

Wie wir bereits wissen, ist das Hauptinstrument von Fledermäusen während der Jagd ihr Gehör. Mäuse sind nachts aktiv, da weniger Konkurrenten / Gefahren und eine größere Anzahl von Beutetieren vorhanden sind. Durch das Aussenden von Ultraschallwellen nehmen Fledermäuse alle Rücksignale auf, die von umgebenden Objekten, einschließlich möglicher Beute, abprallen.

Es ist sicherlich cool, maskierende Ultraschallgeräusche zu erzeugen, aber nicht alle Bewerber für eine Fledermaus-Abendessen-Position haben ein solches Talent. Aber auch Insekten ohne Fäden können ihren Standort verbergen. Dazu müssen sie sich mit der Umgebung verbinden, aber nicht als Predator aus dem gleichnamigen Film, weil es sich um Sound handelt. Der Nachtwald ist voller Geräusche aus verschiedenen Quellen, von denen ein Teil Hintergrundgeräusche sind. Wenn das Insekt zum Beispiel regungslos auf einem Blatt sitzt, ist dies ein großer Teil der Wahrscheinlichkeit, sich in diesem Hintergrundgeräusch zu verlieren und bis zum Morgen zu überleben.

Angesichts dessen glaubten viele Wissenschaftler, dass eine solche Beute für Fledermäuse einfach unerreichbar ist, aber dies ist nicht ganz richtig. Einige Fledermausarten konnten das Rätsel der "unsichtbaren" Insekten noch lösen und erfolgreich fangen. Die Frage bleibt - wie? Um diese Frage zu beantworten, verwendeten Wissenschaftler des Smithsonian Institute for Tropical Research einen biomimetischen Sensor, der alle Schwankungen des Echos von Insekten aufzeichnet, die ruhig auf Blättern sitzen (d. H. Sich verstecken). Als nächstes berechneten die Wissenschaftler die idealen Angriffspfade, dh Flugpfade und Fangwinkel für Fledermäuse, die helfen können, die Tarnung zu umgehen. Dann überprüften sie ihre Berechnungen und Theorien in der Praxis und beobachteten die Fledermäuse, die die getarnte Beute angriffen. Es ist merkwürdig, dass die Blätter, auf denen Insekten so nachlässig saßen, als Werkzeug für ihre Gefangennahme dienten.


Ist sie nicht eine Schönheit?

Die Rolle der Probanden in dieser Studie spielten 4 Männchen der Art Micronycteris microtis (gewöhnliche Fledermaus), die in ihrem natürlichen Lebensraum auf der Insel Barro Colorado (Panama) gefangen wurden. Während der Experimente wurde ein spezieller Käfig (1,40 × 1,00 × 0,80 m) verwendet, der sich im Wald auf der Insel befand. Wissenschaftler haben Daten über den Flug von Personen in diesem Käfig aufgezeichnet. In der nächsten Nacht nach der Gefangennahme begannen die eigentlichen Experimente. Eine Person wurde in den Käfig gesetzt, der die „maskierte Beute“ finden und fangen sollte. Mit einem Individuum wurden nicht mehr als 16 Stunden Experimente durchgeführt (2 Nächte für 8 Stunden), um die Auswirkung des räumlichen Gedächtnisses und des Stresses für das Tier zu minimieren. Nach den Experimenten wurden alle Fledermäuse an derselben Stelle freigelassen, an der sie gefangen wurden.

Die Forscher hatten zwei Haupttheorien, um zu erklären, wie Fledermäuse getarnte Beute jagen: die akustische Schattentheorie und die akustische Spiegeltheorie.

Der "akustische Schatten" -Effekt tritt auf, wenn ein Objekt auf der Blattoberfläche die Energie des Echos ableitet, wodurch die Stärke des Echos von der Oberfläche des Blattes verringert wird. Um den akustischen Schatten des Objekts zu maximieren, sollte sich der Schläger direkt vor ihm in Richtung senkrecht zur Hintergrundoberfläche ( 1A ) nähern.


Bild Nr. 1

Im Falle eines akustischen Spiegels verhalten sich Waldfledermäuse wie ihre Schleppnetzverwandten, die Beute von der Oberfläche eines Reservoirs fangen. Echolokalisierungssignale, die in einem geringen Winkel zur Wasseroberfläche abgegeben werden, werden von einer Jagdfledermaus reflektiert. Das Echo der möglichen Beute wird jedoch zurück zur Fledermaus ( 1B ) reflektiert.

Die Forscher schlugen vor, dass die Blätter wie eine Wasseroberfläche wirken, d.h. wirken als Signalreflektor ( 1C ). Für den vollen Spiegeleffekt ist jedoch ein bestimmter Anstellwinkel erforderlich.

In Übereinstimmung mit der Theorie des akustischen Schattens sollten Fledermäuse Beute sozusagen aus frontaler Richtung in der Stirn angreifen, da in diesem Fall die Abschattung am stärksten ist. Wenn ein akustischer Spiegel verwendet wird, muss der Angriff in einem maximalen Winkel erfolgen. Um festzustellen, welcher bestimmte Anstellwinkel optimal sein kann, führten die Wissenschaftler akustische Messungen unter verschiedenen Winkeln relativ zum Blatt durch.

Nach Abschluss der Berechnungen und Überprüfung der Theorien wurden Verhaltenstests unter Beteiligung lebender Fledermäuse durchgeführt und die Ergebnisse der Beobachtungen mit den Ergebnissen der theoretischen Modellierung verglichen.

Ergebnisse von Berechnungen und Beobachtungen

Bild Nr. 2

Zunächst wurde ein akustisches Modell (Kuppel) des Blattes mit und ohne Extraktion erstellt, indem alle Echosignale unter verschiedenen Anstellwinkeln zu einem Bild kombiniert wurden. Als Ergebnis wurden 541 Positionen auf 9 halbkreisförmigen Pfaden um das Blatt ( 2A ) erhalten.

Für jeden Punkt wurden die spektrale Leistungsdichte * und die akustische Größe * (TS - Zielstärke) des Ziels (d. H. Echointensität) für 5 verschiedene Frequenzbereiche berechnet, die ungefähr den harmonischen Komponenten des ausgehenden Fledermaussignals ( 2B ) entsprechen.

Leistungsspektraldichte * - Verteilungsfunktion der Signalleistung in Abhängigkeit von der Frequenz.

Die akustische Größe * (oder die Zielschallleistung) ist ein Maß für die Fläche eines Objekts in Bezug auf die Reaktion des akustischen Signals.

Fig. 2C zeigt die Ergebnisse der abgeleiteten Anstellwinkel, die die Winkel zwischen der Normalen relativ zur Oberfläche des Blechs im Produktionszentrum und der Position der Signalquelle sind, d.h. die Fledermaus.


Bild Nr. 3

Beobachtungen zeigten, dass beide Arten von Blättern (mit und ohne Extraktion) in allen Frequenzbereichen die größte akustische Größe bei Winkeln <30 ° (zentrale Teile der Diagramme 3A und 3B ) und eine kleinere akustische Größe bei Winkeln ≥ 30 ° (äußerer Teil der Diagramme bei 3A) aufweisen und 3B ).

Bild 3A bestätigt, dass das Blatt tatsächlich als akustischer Spiegel wirkt, dh bei Winkeln <30 ° wird ein starkes Spiegelecho erzeugt, und bei ≥ 30 ° wird das Echo von der Schallquelle reflektiert.

Ein Vergleich des Blattes mit der Produktion darauf ( 3A ) und ohne Produktion ( 3B ) zeigte, dass das Vorhandensein von Produktion die akustische Größe des Ziels bei Winkeln ≥ 30 ° erhöht. In diesem Fall ist der echoakustische Effekt der Produktion auf dem Blatt am besten zu sehen, wenn durch die Produktion induzierte TS konstruiert werden, d.h. Unterschiede in der TS zwischen dem Blatt mit und ohne Produktion ( 3C ).

Es ist auch erwähnenswert, dass eine Zunahme der akustischen Größe des Ziels bei Winkeln ≥ 30 ° nur bei hohen Frequenzen beobachtet wird, bei niedrigen Frequenzen gibt es überhaupt keinen zusätzlichen Effekt.

Die obigen Berechnungen ermöglichten die theoretische Bestimmung des Anstellwinkelbereichs bei der Theorie der Spiegelreflexion - 42 ° ... 78 °. In diesem Bereich wurde bei höheren Frequenzen (> 87 kHz) der gleiche Anstieg der akustischen Zielgröße von 6 auf 10 dB beobachtet, was mit den akustischen Daten von M. microtis-Fledermäusen übereinstimmt.

Eine ähnliche Jagdmethode (sozusagen in einem Winkel) ermöglicht es einem Raubtier, das Vorhandensein / Fehlen von Beute auf einem Blatt schnell zu bestimmen: schwache und niederfrequente Echos - das Blatt ist leer, stark und breitbandig - es gibt ein leckeres auf dem Blatt.

Wenn wir die Theorie des akustischen Schattens betrachten, sollte der Anstellwinkel kleiner als 30 sein. In diesem Fall ist gemäß den Berechnungen die Interferenz zwischen den Echos des Blattes und der Produktion maximal, was zu einer Abnahme der TS im Vergleich zum Echo des Blattes ohne Produktion führt, d.h. Dies führt zu einem akustischen Schatten.

Lassen Sie uns nach den Berechnungen zu den Beobachtungen übergehen.

Während der Beobachtungen wurden verschiedene Insekten aus der Nahrung von Fledermäusen, die sich auf einem künstlichen Blatt befanden, als Beute verwendet. Mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras und einem Ultraschallmikrofon wurde das Verhalten von Fledermäusen bei Annäherung an Beute aufgezeichnet. Aus den erhaltenen Aufzeichnungen wurden 33 Flugwege von Fledermäusen, die sich nähern und auf Beute landen, nachgebildet.


Eine Fledermaus greift Beute an.

Die Flugwege basierten auf der Position der Nasenlöcher der Fledermäuse während jedes Rahmens während ihrer Signalübertragung.

Wie erwartet zeigten Beobachtungen, dass sich Fledermäuse in einem Winkel der Beute näherten.


Bild Nr. 4

Bild 4A zeigt eine dreidimensionale Karte der Flugbahnen eines Angriffs auf eine Beute. Es wurde auch gefunden, dass die Verteilung der Anstellwinkel akustischen Größenkurven für höhere Frequenzen ( 4 V ) entspricht.

Alle Probanden griffen das Ziel in Winkeln <30 ° an und vermieden deutlich mehr Frontalrichtungen. Von allen während der Experimente beobachteten Anstellwinkeln lagen 79,9% im vorhergesagten optimalen Bereich von 42 ° ... 78 °. Genauer gesagt lagen 44,5% aller Winkel im Bereich von 60 ° ... 72 °.


Abgewinkelter Beuteangriff und Spektrogramme des emittierten akustischen Signals.

Eine weitere Beobachtung ist die Tatsache, dass Fledermäuse niemals Beute von oben angegriffen haben, wie andere Forscher vorgeschlagen haben.

Um sich eingehender mit den Nuancen der Studie vertraut zu machen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern und zusätzliche Materialien zu lesen.

Nachwort

Die Verwendung der Echolokalisierung als wichtigstes und manchmal einziges Jagdinstrument ist bereits ein sehr einzigartiges und erstaunliches Phänomen. Fledermäuse hören jedoch nicht auf zu überraschen und zeigen viel komplexere Angriffstaktiken als bisher angenommen. Das Finden und Fangen von Beute, die sich nicht versteckt, ist nicht schwierig, aber das Finden und Fangen eines Insekts, das versucht, sich im akustischen Hintergrundgeräusch zu verstecken, erfordert einen anderen Ansatz. Bei Fledermäusen wird dieser Ansatz als akustischer Schatten und akustischer Spiegel bezeichnet. Wenn die Fledermaus in einem bestimmten Winkel auf ein Blatt zufliegt, erkennt sie sofort das Vorhandensein oder Fehlen einer wahrscheinlichen Beute. Und wenn es eine gibt, ist das Abendessen garantiert.

Diese Studie könnte laut ihren Autoren die wissenschaftliche Gemeinschaft zu neuen Entdeckungen in der Akustik und Echolokalisierung sowohl im Allgemeinen als auch in der Tierwelt führen. Auf jeden Fall war es nie schlecht, etwas Neues über die Welt, die dich umgibt, und über die Kreaturen, die darin leben, zu lernen.



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