Détournement du son: mécanisme de génération de clics ultrasoniques chez les noctuelles comme protection contre les chauves-souris

Les grands crocs, les mâchoires solides, la vitesse, une vision incroyable et bien plus sont les caractéristiques que les prédateurs de toutes races et de toutes bandes utilisent dans le processus de chasse. La proie, à son tour, ne veut pas non plus rester assise par les jambes (ailes, sabots, palmes, etc.) et propose de plus en plus de nouvelles façons d'éviter un contact intime indésirable avec le système digestif du prédateur. Quelqu'un devient un maître du camouflage, quelqu'un est enduit de poison, et quelqu'un jette ses entrailles devant le délinquant (bonjour aux concombres de mer). Mais il y a ceux dont le mécanisme de protection n'est pas visible ni même audible pour nous. Les papillons sont un plat préféré des chauves-souris. Pendant des millions d'années, les deux ont perfectionné leurs compétences en échographie. Les souris l'utilisent pour rechercher des proies et les papillons l'utilisent pour trouver un prédateur. Mais «averti signifie armé» ne suffit pas aux papillons, car ils ont développé la capacité de créer des «interférences radio» qui violent la «vision» ultrasonique des chauves-souris. Comment le font-ils, étant donné leur surdité de 100%, et dans quelle mesure cela les aide-t-il à éviter la mort? Nous chercherons des réponses dans le rapport du groupe de recherche. Allons-y.

Base d'étude

Lorsque vous chassez la nuit, vous devez avoir une très bonne vue, un odorat aigu ou une excellente audition. Les chauves-souris ont choisi ce dernier, en quelque sorte. L'écholocation est très bénéfique pour les chauves-souris. Premièrement, la chasse de nuit limite le nombre de dangers potentiels et la compétition à la recherche de nourriture. Deuxièmement, la nuit, il y a beaucoup d'insectes, c'est-à-dire que les chances de manger après 18h00 sont beaucoup plus élevées.

Les chauves-souris produisent des ultrasons de différentes gammes de fréquences selon les espèces. De plus, même chez une espèce, la fréquence évolue dans le temps: au début de 130-150 kHz, puis de 30-40 kHz.



Pendant la chasse, les chauves-souris «émettent» des ondes ultrasonores qui «s'écrasent» sur les objets qui l'entourent, y compris les proies possibles. Les ondes réfléchies sont capturées par la chauve-souris et elle peut manoeuvrer parmi les obstacles ou concentrer précisément l'attaque sur la proie.

Lorsque l'évolution a transmis des talents, les papillons de nuit n'ont pas non plus résisté. Ils sont capables de générer du bruit ultrasonore ou de faux signaux, convaincant la chauve-souris de leur inédibilité. Certains types de papillons utilisent la stridulation. Ce terme inhabituel est très simple à expliquer: rappelez-vous comment les grillons "chantent" en été? C'est une stridulation. Un autre maître brillant ou plutôt sonore de ce talent est les cigales.

Les papillons peuvent avoir une autre source de sons provenant de «castagnettes» choquantes - des structures génitales modifiées (oui, les scientifiques ont appelé les organes génitaux qui produisent du son comme des castagnettes; pensiez-vous que les scientifiques manquent de créativité?).

Cependant, la plupart des types de papillons nocturnes utilisent des timbales (à ne pas confondre avec les cymbales) - des formations cuticulaires spéciales à la surface du corps avec un «coussin» d'air en dessous.

Dans l'étude que nous envisageons aujourd'hui, les scientifiques se sont penchés sur le genre de papillons de nuit Yponomeuta, dans lequel la plupart des espèces (et il y en a environ une centaine) ont dans leur arsenal une formation inhabituelle - une section translucide sur les ailes sans écailles entre les veines de Cu _1b
et Cu ₂ . Les scientifiques ont découvert qu'un certain nombre de crêtes sont adjacentes à ce site, ce qui peut indiquer que cette zone est impliquée dans la formation du son au moyen d'une stridulation (éventuellement).


Dans l'image de gauche (A), la région de formation translucide est entourée de blanc, et dans l'image de droite (B) du SEM, il y a des images de la même zone.

Les scientifiques se sont donné pour tâche de répondre à un certain nombre de questions: cette zone translucide produit un son ou non, quelles sont ses propriétés acoustiques (si elle produit tout de même) et comment ces sons sont utilisés par un papillon dans sa vie.

Les principaux sujets censés aider à trouver des réponses aux questions ci-dessus étaient des individus de deux espèces de papillons - Y. evonymella et Y. cagnagella.


Trouvez 10 différences: Y. evonymella (à gauche) et Y. cagnagella (à droite).

Les sujets ont été prélevés dans la nature au stade larvaire. Les pupes résultantes ont été conservées dans des conteneurs spéciaux de 297 x 159 x 102 mm à une température de 21 ° C.

Résultats d'observation

Les scientifiques ont enregistré des vols libres et fixes de sujets: 15 vols libres et 2 vols fixes de Y. evonymella; 9 vols fixes par Y. cagnagella. Pendant les vols, les papillons ont produit les mêmes clics ultrasoniques pendant chaque volet des ailes (graphiques ci-dessous).


Spectrogramme de clics ultrasoniques pendant un volet des ailes d'un papillon.

Le spectrogramme ci-dessus montre des sections multicolores. Le premier (rouge) est la gamme de fréquences des sons produits par les papillons de la sous-famille des Arctiinae contre les chauves-souris. Et le second (bleu) est la gamme auditive des chauves-souris de l'espèce Eptesicus fuscus.

Il y a eu deux impulsions ultrasonores totales pendant le balayage: une au début du balayage et la seconde à la fin du balayage. C'est lors de la première impulsion que la fréquence des clics a été plus importante. Le nombre de clics par impulsion, à en juger par les observations, coïncide avec le nombre de bandes dans une section translucide. Chez Y. evonymella, la valeur moyenne des clics pour 1 impulsion ultrasonore est de 12,6 ± 1,7, et ils ont 11 bandes dans la section translucide (attention à la numérotation sur l'image SEM de l'aile).

Ensuite, les scientifiques ont retiré les timbales (région 260 x 800 μm) de 12 individus de Y. evonymella et ont enregistré des sons pendant leur vol avant et après leur retrait. Le nombre de clics pour une période de 100 ms a également été calculé, ce qui équivaut à environ 3 volets d'aile.

Après le retrait, sept individus n'ont pas cliqué, huit - un seul clic et quatre ont produit des clics, mais en plus petite quantité et avec une amplitude plus faible. Comme il s'est avéré pour ces quatre, les zones de bois (zones translucides) n'ont pas été complètement supprimées, elles ont donc été exclues de l'analyse ultérieure.

Empiriquement, les scientifiques ont confirmé que les papillons des deux espèces testées produisent des sons. Maintenant, ils ont décidé de les tester à l'oreille (20 individus de l'espèce Y. evonymella et 4 individus de Y. cagnagella).

Les scientifiques ont reproduit des ultrasons pendant que les sujets volaient librement dans la salle de test. Pas un seul individu n'a répondu à cela. L'expérience a été répétée, mais en divisant les individus par espèce dans des conteneurs séparés, où ils étaient au repos. Et encore une fois, personne n'a même bougé.

En même temps, en plaçant 10 individus de Y. evonymella dans une chambre de vol, les scientifiques ont vu la réaction des sujets entre eux. Et elle était la même que lors des tests précédents, c'est-à-dire aucune.

Mais qu'en est-il de la stridulation? Les scientifiques ont vérifié s'il y avait des signes de frottement des parties du corps pour produire des sons dans les papillons testés. Et il s'est avéré qu'il n'y en a pas. Faites attention aux mouvements des ailes du papillon pendant un vol contrôlé dans la vidéo ci-dessous.


Dans cette vidéo, nous pouvons voir quels changements se produisent dans la position des ailes et de leurs parties pendant le volet.

Avec la zone translucide étudiée, la friction des autres parties du corps du papillon n'a été remarquée à aucun moment du balancement. Mais les clics apparaissent en quelque sorte. Et cela se produit en faisant tourner l'aile arrière le long de son axe de la base à la pointe pendant les phases supérieure et inférieure du volet d'aile.

Un examen détaillé de ce processus a montré que pendant la supination (mouvement de rotation du membre) au début du volet, les sections anale et jugal de l'aile se replient par rapport à son avant le long de la rainure claviculaire.


Papillon volant, vue latérale.

Ce processus se déroule du haut vers la base de l'aile, donc une zone translucide est également impliquée. Pendant cela, des clics ultrasoniques se produisent.



Le tableau ci-dessus montre les résultats de l'analyse de dix clics enregistrés dans la direction transversale (90 °) chez tous les sujets (14 Y. evonymella et 9 Y. cagnagella). Les paramètres spectraux, la durée et l'amplitude des clics ont été établis.

De plus, une analyse a également été faite des clics (5 pour chacun des 8 individus) d'orientation horizontale (0 °, 45 °, 90 ° et 180 °).


Valeur moyenne du niveau sonore de huit sujets Y. evonymella enregistrés dans quatre directions: 0 ° - microphone devant le papillon, 45 ° - face avant, 90 ° - côté, 180 ° - arrière.

Il n'y avait pas de différences particulières: 0 ° et 45 °, Z = 0,3, p = 1,0; 0 ° et 180 °, Z = -2,3, p = 0,13; 45 ° et 180 °, Z = -2,4, p = 0,11.



Les scientifiques ont également calculé dans quelle mesure les chauves-souris entendront les clics des papillons en fonction de leur position. Les résultats sont les suivants: 6,0 ± 0,4 m à 0 °, 6,5 ± 0,4 m à 45 °, 7,9 ± 0,7 m à 90 ° et 5,6 ± 0,4 m à 180 °. Ces indicateurs sont affichés sous forme de graphique ci-dessus ( B ).

Mais sur le graphique A, nous voyons l'amplitude du son réfléchi, qui varie dans la gamme −35 ... −43 dB à des fréquences dans la gamme 20 ... 160 kHz.

Ici, vous pouvez écouter l'enregistrement audio des sons de papillon.

Pour une étude plus détaillée de l'étude, je vous recommande fortement de consulter le rapport des scientifiques .

Épilogue

L'évolution peut être sans principes, impitoyable, étrange et même ironique, comme le montre l'exemple des papillons étudiés. Étant complètement sans voix, ces créatures ne sont pas sans «voix». Utilisant des zones translucides sur les ailes lors du battement, les papillons émettent des clics ultrasoniques qui déroutent les chauves-souris qui ont soif de se régaler.

Une telle adaptation inhabituelle est un fait, mais elle donnera lieu à de nombreux débats sur la façon dont elle a été formée, sur les changements évolutifs que les papillons ont traversés pour développer un tel mécanisme et comment tout a commencé.

Nous avons une fois de plus reçu la confirmation que le monde est plein de créatures étonnantes qui ne cessent d'étonner par leurs talents, ce que nous n'avons même pas deviné.



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