Je te vois: tactiques de masquage de chauve-souris

Dans le monde de la faune, les chasseurs et les proies font constamment du rattrapage, au propre comme au figuré. Il vaut la peine pour le chasseur de développer de nouvelles compétences par l'évolution ou d'autres méthodes, à mesure que la proie s'y adapte, pour ne pas être mangée. Il s'agit d'un jeu de poker sans fin avec une augmentation constante des paris, le gagnant qui reçoit le prix le plus précieux - la vie. Récemment, nous avons déjà examiné le mécanisme de protection des papillons contre les chauves - souris , qui est basé sur la génération d'interférences ultrasonores. Chez les insectes, délicatesse du sonar ailé, masquer leur signal ultrasonore est une compétence vitale. Cependant, les chauves-souris ne veulent pas rester affamées, car elles ont dans leur arsenal une compétence qui leur permet de voir des proies malgré le déguisement. Comment les chauves-souris cosplayent-elles Sauron, quelle est l'efficacité de leurs tactiques de chasse et comment les feuilles des plantes les y aident-elles? Nous en apprenons à travers le rapport du groupe de recherche. Allons-y.

Base d'étude

Les chauves-souris ont toujours évoqué un large éventail de sentiments chez les gens: de la curiosité et du respect à la peur et au dégoût. Et cela est compréhensible, car d'une part, ces créatures sont d'excellents chasseurs qui n'utilisent que l'audition dans leurs chasses, et de l'autre, de terribles créatures nocturnes qui grimpent dans leurs cheveux et s'efforcent de mordre tout le monde (ce sont, bien sûr, des mythes générés par les peurs humaines) . Il est difficile d'aimer l'animal, qui dans la culture populaire est associé à Dracula et Chupacabra.


Hé, je suis complètement intrépide.

Mais les scientifiques sont des gens impartiaux, ils ne se soucient pas de votre apparence et de ce que vous mangez. Vous êtes un lapin ou une chauve-souris moelleux, ils seront heureux de mener quelques expériences sur vous, puis aussi une dissection de votre cerveau pour compléter le tableau. D'accord, nous allons laisser de côté l'humour noir (avec un peu de vérité) et passer à l'essentiel.

Comme nous le savons déjà, le principal instrument des chauves-souris pendant la chasse est leur ouïe. Les souris sont actives la nuit, en raison de moins de concurrents / dangers et d'un plus grand nombre de proies. En émettant des ondes ultrasonores, les chauves-souris captent tous les signaux de retour qui rebondissent sur les objets environnants, y compris les proies potentielles.

Il est certainement cool d'émettre un bruit ultrasonique masquant, mais tous les candidats à un poste de souper de chauves-souris n'ont pas un tel talent. Mais même les insectes qui ne se trompent pas peuvent cacher leur emplacement. Pour ce faire, ils doivent fusionner avec l'environnement, mais pas en tant que Predator du film du même nom, car nous parlons de son. La forêt nocturne regorge de sons provenant de diverses sources, dont une partie est le bruit de fond. Si l'insecte est assis, par exemple, sur une feuille immobile, c'est-à-dire une grande partie de la probabilité de se perdre dans ce bruit de fond et de survivre jusqu'au matin.

Compte tenu de cela, de nombreux scientifiques pensaient qu'une telle proie pour les chauves-souris était tout simplement inaccessible, mais ce n'est pas entièrement vrai. Certaines espèces de chauves-souris étaient encore en mesure de résoudre l'énigme des insectes "invisibles" et de les attraper avec succès. La question demeure - comment? Pour répondre à cette question, les scientifiques du Smithsonian Institute for Tropical Research ont utilisé un capteur biomimétique qui enregistre toutes les fluctuations de l'écho des insectes assis tranquillement sur les feuilles (c'est-à-dire se cachant). Ensuite, les scientifiques ont calculé les trajectoires d'attaque idéales, c'est-à-dire les trajectoires de vol et l'angle de capture des chauves-souris, ce qui peut aider à contourner le camouflage. Ensuite, ils ont vérifié leurs calculs et leurs théories dans la pratique, observant les chauves-souris attaquant les proies déguisées. Il est curieux que les feuilles sur lesquelles les insectes étaient si négligemment assis aient servi d'outil pour leur capture.


N'est-elle pas une beauté?

Le rôle des sujets dans cette étude a été joué par 4 mâles de l'espèce Micronycteris microtis (grosse chauve-souris commune), qui ont été capturés dans leur habitat naturel sur l'île de Barro Colorado (Panama). Au cours des expériences, une cage spéciale (1,40 × 1,00 × 0,80 m) a été utilisée, située dans la forêt de l'île. Les scientifiques ont enregistré des données sur le vol d'individus placés dans cette cage. La nuit suivante, après la capture, de véritables expériences ont commencé. Un individu a été placé dans la cage, qui était censée trouver et attraper la «proie masquée». Avec un individu, pas plus de 16 heures d'expériences ont été réalisées (2 nuits pendant 8 heures) afin de minimiser l'effet de la mémoire spatiale et du stress pour l'animal. Après les expériences, toutes les chauves-souris ont été relâchées au même endroit où elles ont été capturées.

Les chercheurs avaient deux théories principales pour expliquer comment les chauves-souris se nourrissent de proies déguisées: la théorie de l'ombre acoustique et la théorie du miroir acoustique.

L'effet «ombre acoustique» se produit lorsqu'un objet sur la surface de la feuille dissipe l'énergie de l'écho, réduisant ainsi la force de l'écho de la surface de la feuille. Pour maximiser l'ombre acoustique de l'objet, la chauve-souris doit s'approcher directement devant dans la direction perpendiculaire à la surface de fond ( 1A ).


Image n ° 1

Dans le cas d'un miroir acoustique, les chauves-souris forestières agissent comme leurs parents au chalut, qui capturent des proies à la surface d'un réservoir. Les signaux d'écholocalisation émis à faible angle avec la surface de l'eau sont réfléchis par une chauve-souris de chasse. Mais l'écho de la proie possible est renvoyé à la chauve-souris ( 1B ).

Les chercheurs ont suggéré que les feuilles agissent comme une surface d'eau, c'est-à-dire agir comme un réflecteur de signal ( 1C ). Mais pour l'effet miroir complet, un certain angle d'attaque est nécessaire.

Conformément à la théorie de l'ombre acoustique, les chauves-souris devraient attaquer les proies de la direction frontale, pour ainsi dire, dans le front, car dans ce cas, l'ombrage sera le plus fort. Si un miroir acoustique est utilisé, l'attaque doit avoir lieu à un angle maximum. Afin d'établir quel angle d'attaque particulier peut être optimal, les scientifiques ont effectué des mesures acoustiques à différents angles par rapport à la feuille.

Une fois les calculs et la vérification des théories terminés, des tests comportementaux ont été effectués avec la participation de chauves-souris vivantes et une comparaison des résultats des observations avec les résultats de la modélisation théorique.

Résultats des calculs et observations

Image n ° 2

Tout d'abord, un modèle acoustique (dôme) de la feuille a été créé avec et sans extraction, en combinant tous les signaux d'écho sous différents angles d'attaque en une seule image. En conséquence, 541 positions ont été obtenues sur 9 chemins semi-circulaires autour de la feuille ( 2A ).

Pour chaque point, la densité de puissance spectrale * et la taille acoustique * (TS - intensité de la cible) de la cible (c'est-à-dire l'intensité de l'écho) ont été calculées pour 5 gammes de fréquences différentes, qui correspondent approximativement aux composantes harmoniques du signal de chauve-souris sortant ( 2B ).

Densité spectrale de puissance * - fonction de distribution de la puissance du signal en fonction de la fréquence.

La taille acoustique * (ou puissance acoustique cible) est une mesure de la surface d'un objet en termes de réponse du signal acoustique.

La figure 2C montre les résultats des angles d'attaque dérivés, qui sont les angles entre la normale par rapport à la surface de la feuille au centre de production et la position de la source de signal, c'est-à-dire la chauve-souris.


Image n ° 3

Les observations ont montré que les deux types de feuilles (avec et sans extraction) dans toutes les gammes de fréquences présentent la plus grande taille acoustique à des angles <30 ° (parties centrales des graphiques 3A et 3B ) et une plus petite taille acoustique à des angles ≥ 30 ° (partie externe des graphiques à 3A et 3B ).

L'image 3A confirme que la feuille agit réellement comme un miroir acoustique, c'est-à-dire qu'à des angles <30 °, un fort écho miroir est généré et à ≥ 30 ° l'écho est réfléchi par la source sonore.

La comparaison de la feuille avec la production ( 3A ) et sans production ( 3B ) a montré que la présence de la production augmente la taille acoustique de la cible à des angles ≥ 30 °. Dans ce cas, l'effet écho-acoustique de la production sur la feuille est mieux visible lors de la construction de TS induit par la production, c'est-à-dire différences de TS entre les tôles avec et sans production ( 3C ).

Il convient également de noter qu'une augmentation de la taille acoustique de la cible à des angles ≥ 30 ° n'est observée que dans le cas des hautes fréquences, aux basses fréquences il n'y a aucun effet supplémentaire du tout.

Les calculs ci-dessus ont permis de déterminer théoriquement la plage des angles d'attaque dans le cas de la théorie de la réflexion spéculaire - 42 ° ... 78 °. Dans cette plage, la même augmentation de la taille de la cible acoustique a été observée de 6 à 10 dB à des fréquences plus élevées (> 87 kHz), ce qui est cohérent avec les données acoustiques des chauves-souris M. microtis.

Une méthode de chasse similaire (selon un angle, pour ainsi dire) permet à un prédateur de déterminer rapidement la présence / l'absence de proies sur une feuille: écho faible et basse fréquence - la feuille est vide, écho fort et à large bande - il y a un délicieux sur la feuille.

Si l'on considère la théorie de l'ombre acoustique, alors l'angle d'attaque devrait être inférieur à 30. Dans ce cas, selon les calculs, l'interférence entre les échos de la feuille et la production est maximale, ce qui conduit à une diminution de TS par rapport à l'écho de la feuille sans production, c'est-à-dire cela conduit à une ombre acoustique.

Une fois les calculs effectués, passons aux observations.

Lors des observations, divers insectes du régime alimentaire des chauves-souris situées sur une feuille artificielle ont été utilisés comme proies. À l'aide de deux caméras à haute vitesse et d'un microphone à ultrasons, des enregistrements du comportement des chauves-souris à l'approche des proies ont été effectués. D'après les enregistrements obtenus, 33 trajectoires de vol de chauves-souris approchant et atterrissant sur des proies ont été recréées.


Une chauve-souris attaque une proie.

Les trajectoires de vol étaient basées sur la position des narines des chauves-souris au cours de chaque trame lors de leur transmission de leur signal.

Comme prévu, les observations ont montré que les chauves-souris approchaient des proies à un angle.


Image n ° 4

L'image 4A montre une carte en trois dimensions des trajectoires d'une attaque contre une proie. Il a également été constaté que la distribution des angles d'attaque correspond à des courbes de taille acoustique pour des fréquences plus élevées ( 4V ).

Tous les sujets ont attaqué la cible à des angles <30 ° et ont clairement évité des directions plus frontales. De tous les angles d'attaque observés pendant les expériences, 79,9% étaient dans la plage optimale prévue de 42 ° ... 78 °. Pour être plus précis, 44,5% de tous les angles étaient dans la plage de 60 ° ... 72 °.


Attaque de proies en angle et spectrogrammes du signal acoustique émis.

Une autre observation est le fait que les chauves-souris n'ont jamais attaqué les proies d'en haut, comme d'autres chercheurs l'ont suggéré.

Pour une connaissance plus détaillée des nuances de l'étude, je vous recommande de consulter le rapport des scientifiques et le matériel supplémentaire qui s'y rapporte.

Épilogue

L'utilisation de l'écholocation comme outil de chasse principal et parfois unique est déjà un phénomène très unique et étonnant. Cependant, les chauves-souris ne cessent d'étonner, démontrant des tactiques d'attaque beaucoup plus complexes qu'on ne le pensait auparavant. Trouver et attraper des proies qui ne se cachent pas n'est pas difficile, mais trouver et attraper un insecte qui essaie de se cacher dans le bruit de fond acoustique nécessite une approche différente. Chez les chauves-souris, cette approche est appelée ombre acoustique et miroir acoustique. En volant jusqu'à une feuille sous un certain angle, la chauve-souris détermine instantanément la présence ou l'absence de proies probables. Et s'il y en a un, le dîner est garanti.

Cette étude, selon ses auteurs, pourrait conduire la communauté scientifique à de nouvelles découvertes en acoustique et écholocation à la fois en général et dans le monde animal. En tout cas, apprendre quelque chose de nouveau sur le monde qui vous entoure et sur les créatures qui y vivent n'a jamais été une mauvaise chose.



Merci de rester avec nous. Aimez-vous nos articles? Vous voulez voir des matériaux plus intéressants? Soutenez-nous en passant une commande ou en le recommandant à vos amis, une réduction de 30% pour les utilisateurs Habr sur un analogue unique de serveurs d'entrée de gamme que nous avons inventés pour vous: Toute la vérité sur VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 cœurs) 10 Go DDR4 240 Go SSD 1 Gbps à partir de 20 $ ou comment diviser le serveur? (les options sont disponibles avec RAID1 et RAID10, jusqu'à 24 cœurs et jusqu'à 40 Go de DDR4).

Dell R730xd 2 fois moins cher? Nous avons seulement 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV à partir de 199 $ aux Pays-Bas! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - à partir de 99 $! Pour en savoir plus sur la création d'un bâtiment d'infrastructure. classe utilisant des serveurs Dell R730xd E5-2650 v4 coûtant 9 000 euros pour un sou?