Desvio sonoro: mecanismo para gerar cliques ultrassônicos em traças noturnas como proteção contra morcegos

Presas grandes, mandíbulas fortes, velocidade, visão incrível e muito mais são as características que os predadores de todas as raças e listras usam no processo de caça. A presa, por sua vez, também não quer sentar-se à toa pelas pernas (asas, cascos, nadadeiras, etc.) e cria novas e mais maneiras de evitar contato próximo indesejado com o sistema digestivo do predador. Alguém se torna um mestre da camuflagem, alguém está coberto de veneno e alguém joga seu interior na cara do agressor (olá para os pepinos do mar). Mas existem aqueles cujo mecanismo de proteção não é visível ou até audível para nós. As mariposas são um prato favorito de morcegos. Por muitos milhões de anos, ambos aperfeiçoaram suas habilidades de ultrassom. Os ratos o usam para procurar presas, e as mariposas o usam para encontrar um predador. Mas "avisado significa armado" não é suficiente para as mariposas, porque elas desenvolveram a capacidade de criar "interferência de rádio" que viola a "visão" ultrassônica dos morcegos. Como eles fazem isso, dada a sua surdez de 100%, e com que eficácia os ajuda a evitar a morte? Procuraremos respostas no relatório do grupo de pesquisa. Vamos lá

Base de estudo

Quando você caça à noite, precisa ter uma visão muito boa, um olfato agudo ou uma audição excelente. Os morcegos escolheram o último, de certa forma. Usar a ecolocalização é muito benéfico para os morcegos. Em primeiro lugar, a caça noturna limita o número de perigos potenciais e a competição em busca de alimentos. Em segundo lugar, à noite há muitos insetos, ou seja, as chances de comer depois das 18:00 são muito maiores.

Os morcegos produzem ultrassons com diferentes faixas de frequência, dependendo da espécie. Além disso, mesmo em uma espécie, a frequência muda com o tempo: no início de 130-150 kHz e, em seguida, 30-40 kHz.



Durante a caçada, os morcegos “emitem” ondas ultrassônicas que “se chocam” com objetos ao seu redor, incluindo possíveis presas. As ondas refletidas são capturadas pelo morcego e podem manobrar entre obstáculos ou focar com precisão o ataque na presa.

Quando a evolução distribuiu talentos, as mariposas também não ficaram. Eles são capazes de gerar ruído ultrassônico ou sinais falsos, convencendo o bastão de sua inedibilidade. Alguns tipos de mariposas usam estridulação. Esse termo incomum é muito simples de explicar: lembra como os grilos "cantam" no verão? Isso é estridulação. Outro mestre brilhante, ou melhor, sonoro desse talento são as cigarras.

As mariposas podem ter uma fonte alternativa de sons de "castanholas" chocantes - estruturas genitais modificadas (sim, cientistas chamados genitais que produzem som como castanholas; você acha que as pessoas da ciência não têm criatividade?).

No entanto, a maioria dos tipos de mariposas usa timbales (não confundir com pratos) - formações cuticulares especiais na superfície do corpo com uma “almofada de ar” por baixo.

No estudo que estamos considerando hoje, os cientistas prestaram atenção ao gênero das mariposas Yponomeuta, no qual a maioria das espécies (e há cerca de cem delas) tem em seu arsenal uma formação incomum - uma seção translúcida nas asas sem escalas entre as veias do Cu _1b
e Cu ₂ . Os cientistas descobriram que várias cristas são adjacentes a este local, o que pode indicar que esta área está envolvida na formação do som por meio de estridulação (possivelmente).


Na imagem à esquerda (A), a região da formação translúcida é circulada em branco, e na imagem à direita (B) do SEM, há imagens da mesma área.

Os cientistas se propuseram a responder a uma série de perguntas: essa área translúcida produz um som ou não, quais são suas propriedades acústicas (se produzem a mesma coisa) e como esses sons são usados ​​por uma mariposa em sua vida.

Os principais sujeitos que deveriam ajudar a encontrar respostas para as perguntas acima foram indivíduos de duas espécies de mariposas - Y. evonymella e Y. cagnagella.


Encontre 10 diferenças: Y. evonymella (esquerda) e Y. cagnagella (direita).

Os sujeitos foram retirados da natureza na fase larval. As pupas resultantes foram mantidas em recipientes especiais de 297 x 159 x 102 mm a uma temperatura de 21 ° C.

Resultados da observação

Os cientistas registraram vôos fixos e gratuitos de sujeitos: 15 vôos gratuitos e 2 fixos de Y. evonymella; 9 vôos fixos por Y. cagnagella. Durante os vôos, as mariposas produziam os mesmos cliques ultrassônicos durante cada aba das asas (gráficos abaixo).


Espectrograma de cliques ultrassônicos durante um bater das asas de uma mariposa.

O espectrograma acima mostra seções multicoloridas. O primeiro (vermelho) é a faixa de frequência dos sons produzidos pelas mariposas da subfamília Arctiinae contra os morcegos. E o segundo (azul) é a faixa auditiva de morcegos da espécie Eptesicus fuscus.

Havia dois pulsos ultrassônicos totais durante a varredura: um no início da varredura e o segundo no final da varredura. Foi durante o primeiro impulso que a frequência de cliques foi maior. O número de cliques por pulso, a julgar pelas observações, coincide com o número de faixas em uma seção translúcida. Em Y. evonymella, o valor médio de cliques por 1 pulso ultrassônico é de 12,6 ± 1,7, e eles têm 11 faixas na seção translúcida (preste atenção à numeração na imagem SEM da asa).

Em seguida, os cientistas removeram os timbales (região 260 x 800 μm) em 12 indivíduos de Y. evonymella e gravaram sons durante o voo antes e após a remoção. Também foi calculado o número de cliques por um período de 100 ms, o que equivale a cerca de três retalhos laterais.

Após a remoção, sete indivíduos não clicaram, oito - apenas um clique e quatro produziram cliques, mas em menor quantidade e com menor amplitude. Como se constatou nesses quatro, as áreas de madeira (áreas translúcidas) não foram completamente removidas, portanto foram excluídas de análises posteriores.

Empiricamente, os cientistas confirmaram que as mariposas das duas espécies testadas produzem sons. Agora eles decidiram testá-los de ouvido (20 indivíduos da espécie Y. evonymella e 4 indivíduos de Y. cagnagella).

Os cientistas reproduziram o ultrassom enquanto os sujeitos voavam livremente na sala de teste. Nem um único indivíduo respondeu a isso. O experimento foi repetido, mas dividindo indivíduos por espécie em recipientes separados, onde estavam em repouso. E, novamente, ninguém se mexeu.

Ao mesmo tempo, colocando 10 indivíduos de Y. evonymella em uma câmara de vôo, os cientistas viram a reação dos sujeitos entre si. E ela era a mesma que nos testes anteriores, ou seja, nenhum.

Mas e a estridulação? Os cientistas verificaram se há sinais de fricção em alguma parte do corpo para produzir sons nas mariposas testadas. E, como se viu, não há nenhum. Preste atenção aos movimentos das asas da mariposa durante um voo controlado no vídeo abaixo.


Neste vídeo, podemos ver quais mudanças ocorrem na posição das asas e suas partes durante o retalho.

Com a área translúcida investigada, o atrito de outras partes do corpo da mariposa não foi percebido em nenhum momento da varredura. Mas os cliques de alguma forma aparecem. E isso acontece girando a asa traseira ao longo de seu eixo, da base até a ponta, durante as fases superior e inferior do retalho da asa.

Um exame detalhado desse processo mostrou que, durante a supinação (movimento rotacional do membro) no início do retalho, as seções anal e jugal da asa se dobram em relação à sua frente ao longo do sulco clavicular.


Mariposa voadora, vista lateral.

Esse processo prossegue do topo para a base da asa, portanto, uma área translúcida também está envolvida. Durante isso, cliques ultrassônicos ocorrem.



A tabela acima mostra os resultados da análise de dez cliques registrados na direção transversal (90 °) em todos os sujeitos (14 Y. evonymella e 9 Y. cagnagella). Os parâmetros espectrais, duração e amplitude dos cliques foram estabelecidos.

Além disso, também foi feita uma análise de cliques (5 para cada um dos 8 indivíduos) de orientação horizontal (0 °, 45 °, 90 ° e 180 °).


O valor médio do nível de som de oito sujeitos Y. evonymella gravados em quatro direções: 0 ° - microfone na frente da mariposa, 45 ° - frente, 90 ° - 180 ° - traseira.

Não houve diferenças especiais: 0 ° e 45 °, Z = 0,3, p = 1,0; 0 ° e 180 °, Z = -2,3, p = 0,13; 45 ° e 180 °, Z = -2,4, p = 0,11.



Os cientistas também calcularam até que ponto os morcegos ouvirão os cliques das mariposas, dependendo de sua posição. Os resultados são os seguintes: 6,0 ± 0,4 m a 0 °, 6,5 ± 0,4 m a 45 °, 7,9 ± 0,7 m a 90 ° e 5,6 ± 0,4 m a 180 °. Esses indicadores são exibidos como um gráfico acima ( B ).

Mas no gráfico A , vemos a amplitude do som refletido, que varia na faixa de -35 ... a 43 dB em frequências na faixa de 20 a 160 kHz.

Aqui você pode ouvir a gravação de áudio dos sons das mariposas.

Para um estudo mais detalhado do estudo, recomendo fortemente que você analise o relatório dos cientistas .

Epílogo

A evolução pode ser sem princípios, impiedosa, estranha e até irônica, como mostra o exemplo das mariposas estudadas. Por estarem completamente sem audição, essas criaturas não deixam de ter uma "voz". Usando áreas translúcidas nas asas durante o bater, as mariposas emitem cliques ultra-sônicos que confundem os morcegos que anseiam por se banquetear.

Uma adaptação tão incomum é um fato, mas dará origem a muitos debates sobre como foi formada, que mudanças evolutivas as mariposas passaram para desenvolver esse mecanismo e como tudo começou.

Mais uma vez, recebemos a confirmação de que o mundo está cheio de criaturas incríveis que não deixam de surpreender com seus talentos, dos quais nem imaginávamos.



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