Vejo você: táticas de mascaramento de morcegos

No mundo da vida selvagem, caçadores e presas constantemente jogam catch-up, literal e figurativamente. Vale a pena o caçador desenvolver novas habilidades através da evolução ou de outros métodos, à medida que a presa se adapta a elas, para não serem comidas. Este é um jogo de pôquer sem fim, com um aumento constante nas apostas, o vencedor que recebe o prêmio mais valioso - a vida. Recentemente, já examinamos o mecanismo de proteção de traças de morcegos , que se baseia na geração de interferência ultrassônica. Entre os insetos, que são uma iguaria para o sonar alado, mascarar seu sinal ultrassônico é uma habilidade vital. No entanto, os morcegos não querem ficar com fome, porque eles têm em seu arsenal uma habilidade que lhes permite ver presas, apesar do disfarce. Como exatamente os morcegos fazem cosplay de Sauron, quão eficazes são suas táticas de caça e como as folhas das plantas os ajudam nisso? Aprendemos sobre isso no relatório do grupo de pesquisa. Vamos lá

Base de estudo

Os morcegos sempre provocaram uma grande variedade de sentimentos nas pessoas: da curiosidade e reverência ao medo e nojo. E isso é compreensível, porque, por um lado, essas criaturas são excelentes caçadores que usam apenas a audição em suas caçadas e, por outro, terríveis criaturas noturnas que sobem nos cabelos e se esforçam para morder a todos (esses, é claro, são mitos gerados por medos humanos) . É difícil amar o animal, que na cultura popular está associado a Drácula e Chupacabra.


Ei, eu sou completamente destemida.

Mas os cientistas são pessoas imparciais, eles não dão a mínima para a aparência e o que você come. Você é um coelho ou um morcego fofo, eles terão prazer em realizar algumas experiências com você e também com uma dissecção do seu cérebro para concluir a imagem. Ok, deixaremos o humor negro (com alguma verdade) de lado e passaremos ao assunto.

Como já sabemos, o principal instrumento dos morcegos durante a caça é a audição. Os ratos são ativos à noite, devido a menos competidores / perigos e um maior número de presas. Ao emitir ondas ultrassônicas, os morcegos captam todos os sinais de retorno que refletem objetos ao seu redor, incluindo possíveis presas.

Certamente é legal emitir um ruído ultrassônico mascarador, mas nem todos os candidatos a uma posição de ceia de morcegos têm esse talento. Mas mesmo os insetos não enfiados podem esconder sua localização. Para fazer isso, eles precisam se fundir com o ambiente, mas não como um Predator do filme de mesmo nome, porque estamos falando de som. A floresta noturna está cheia de sons de várias fontes, parte das quais é ruído de fundo. Se o inseto fica, por exemplo, em uma folha imóvel, ou seja, uma grande parte da probabilidade de se perder nesse ruído de fundo e sobreviver até a manhã seguinte.

Diante disso, muitos cientistas acreditavam que essas presas para morcegos são simplesmente inatingíveis, mas isso não é inteiramente verdade. Algumas espécies de morcegos ainda conseguiram resolver o enigma de insetos "invisíveis" e capturá-los com sucesso. A questão permanece - como? Para responder a essa pergunta, os cientistas do Instituto Smithsonian de Pesquisa Tropical usaram um sensor biomimético que registra quaisquer flutuações no eco de insetos sentados em silêncio nas folhas (ou seja, se escondendo). Em seguida, os cientistas calcularam as rotas de ataque ideais, ou seja, as rotas de vôo e o ângulo de captura dos morcegos, o que pode ajudar a contornar a camuflagem. Depois, checaram seus cálculos e teorias na prática, observando os morcegos atacando a presa disfarçada. É curioso que as folhas nas quais os insetos estavam tão descuidados servissem como uma ferramenta para sua captura.


Ela não é uma beleza?

O papel dos sujeitos deste estudo foi desempenhado por 4 machos da espécie Micronycteris microtis (morcego comum), capturados em seu habitat natural na ilha de Barro Colorado (Panamá). Durante os experimentos, uma gaiola especial (1,40 × 1,00 × 0,80 m) foi usada, localizada na floresta da ilha. Os cientistas registraram dados sobre o voo de indivíduos colocados nesta gaiola. Na noite seguinte após a captura, começaram os experimentos reais. Um indivíduo foi colocado na gaiola, que deveria encontrar e capturar a "presa mascarada". Com um indivíduo, não foram realizadas mais de 16 horas de experimentos (2 noites por 8 horas) para minimizar o efeito da memória espacial e do estresse no animal. Após os experimentos, todos os morcegos foram lançados no mesmo local em que foram capturados.

Os pesquisadores tinham duas teorias principais para explicar como os morcegos atacam presas disfarçadas: teoria das sombras acústicas e teoria dos espelhos acústicos.

O efeito “sombra acústica” ocorre quando um objeto na superfície da folha dissipa a energia do eco, reduzindo assim a força do eco da superfície da folha. Para maximizar a sombra acústica do objeto, o morcego deve se aproximar diretamente na frente, na direção perpendicular à superfície do fundo ( 1A ).


Imagem Nº 1

No caso de um espelho acústico, os morcegos da floresta agem como seus parentes de arrasto, que capturam presas da superfície de um reservatório. Os sinais de ecolocalização emitidos em um ângulo baixo em relação à superfície da água são refletidos em um morcego de caça. Mas o eco da possível presa é refletido de volta ao bastão ( 1B ).

Os pesquisadores sugeriram que as folhas agem como uma superfície da água, ou seja, atuar como um refletor de sinal ( 1C ). Mas, para o efeito espelho total, é necessário um certo ângulo de ataque.

De acordo com a teoria da sombra acústica, os morcegos devem atacar a presa pela direção frontal, por assim dizer, na testa, porque nesse caso a sombra será a mais forte. Se um espelho acústico for usado, o ataque deverá ocorrer em um ângulo máximo. Para estabelecer qual ângulo de ataque específico pode ser ideal, os cientistas realizaram medições acústicas em diferentes ângulos em relação à folha.

Após a conclusão dos cálculos e verificação das teorias, foram realizados testes comportamentais com a participação de morcegos vivos e uma comparação dos resultados das observações com os resultados da modelagem teórica.

Resultados de cálculos e observações

Imagem No. 2

Primeiro, um modelo acústico (dome) da folha foi criado com e sem extração, combinando todos os sinais de eco em diferentes ângulos de ataque em uma imagem. Como resultado, foram obtidas 541 posições em 9 trajetos semicirculares ao redor da chapa ( 2A ).

Para cada ponto, a densidade de potência espectral * e o tamanho acústico * (TS - força do alvo) do alvo (ou seja, intensidade do eco) foram calculados para 5 faixas de frequência diferentes, que correspondem aproximadamente aos componentes harmônicos do sinal de bat de saída ( 2B ).

Densidade espectral de potência * - função de distribuição da potência do sinal, dependendo da frequência.

O tamanho acústico * (ou potência acústica alvo) é uma medida da área de um objeto em termos de resposta do sinal acústico.

A Figura 2C mostra os resultados dos ângulos de ataque derivados, que são os ângulos entre o normal em relação à superfície da folha no centro de produção e a posição da fonte de sinal, ou seja, o morcego.


Imagem No. 3

Observações mostraram que ambos os tipos de folhas (com e sem extração) em todas as faixas de frequência apresentam o maior tamanho acústico em ângulos <30 ° (partes centrais dos gráficos 3A e 3B ) e menor tamanho acústico em ângulos ≥ 30 ° (parte externa dos gráficos em 3A e 3B ).

A imagem 3A confirma que a folha realmente atua como um espelho acústico, ou seja, em ângulos <30 °, um forte eco de espelho é gerado e, a ≥ 30 °, o eco é refletido da fonte sonora.

A comparação da chapa com a produção nela ( 3A ) e sem produção ( 3B ) mostrou que a presença de produção aumenta o tamanho acústico do alvo em ângulos ≥ 30 °. Neste caso, o efeito eco-acústico da produção na folha é melhor visto ao construir TS induzidos pela produção, ou seja, diferenças de TS entre a folha com e sem produção ( 3C ).

Também é importante notar que um aumento no tamanho acústico do alvo em ângulos ≥ 30 ° é observado apenas no caso de altas frequências, nas baixas frequências não há efeito adicional.

Os cálculos acima tornaram possível determinar teoricamente o alcance dos ângulos de ataque no caso da teoria da reflexão especular - 42 ° ... 78 °. Nesta faixa, o mesmo aumento no tamanho do alvo acústico foi observado de 6 a 10 dB em frequências mais altas (> 87 kHz), o que é consistente com os dados acústicos de morcegos de M. microtis.

Um método semelhante de caça (em ângulo, por assim dizer) permite que um predador determine rapidamente a presença / ausência de presa em uma folha: eco fraco e de baixa frequência - a folha está vazia, forte e eco de banda larga - há um saboroso na folha.

Se considerarmos a teoria da sombra acústica, o ângulo de ataque deve ser menor que 30. Nesse caso, de acordo com os cálculos, a interferência entre os ecos da folha e a produção é máxima, o que leva a uma diminuição da TS em comparação com o eco da folha sem produção, ou seja, isso leva a uma sombra acústica.

Com os cálculos feitos, vamos para as observações.

Durante as observações, vários insetos da dieta de morcegos localizados em uma folha artificial foram utilizados como presas. Utilizando duas câmeras de alta velocidade e um microfone ultrassônico, foram feitas gravações do comportamento dos morcegos em presas que se aproximavam. A partir dos registros obtidos, foram recriadas 33 rotas de morcegos que se aproximavam e pousavam em presas.


Um morcego ataca presas.

As trajetórias de vôo foram baseadas na posição das narinas dos morcegos durante cada quadro durante a transmissão do sinal.

Como esperado, as observações mostraram que os morcegos estavam se aproximando das presas em um ângulo.


Imagem No. 4

A imagem 4A mostra um mapa tridimensional das trajetórias de um ataque a uma presa. Verificou-se também que a distribuição dos ângulos de ataque corresponde a curvas de tamanho acústico para frequências mais altas ( 4V ).

Todos os indivíduos atacaram o alvo em ângulos <30 ° e claramente evitaram direções mais frontais. De todos os ângulos de ataque observados durante os experimentos, 79,9% estavam na faixa ideal prevista de 42 ° ... 78 °. Para ser mais preciso, 44,5% de todos os ângulos estavam na faixa de 60 ° ... 72 °.


Ataque angular de presas e espectrogramas do sinal acústico emitido.

Outra observação é o fato de que os morcegos nunca atacaram presas de cima, como sugeriram outros pesquisadores.

Para uma familiarização mais detalhada com as nuances do estudo, recomendo que você analise o relatório dos cientistas e materiais adicionais .

Epílogo

O uso da ecolocalização como principal e, às vezes, a única ferramenta de caça, já é um fenômeno único e surpreendente. No entanto, os morcegos não deixam de surpreender, demonstrando táticas de ataque muito mais complexas do que se pensava anteriormente. Não é difícil encontrar e capturar presas que não ocultam, mas encontrar e capturar um inseto que esteja tentando se esconder no ruído acústico de fundo exige uma abordagem diferente. Nos morcegos, essa abordagem é chamada sombra acústica e espelho acústico. Ao voar até uma folha em um determinado ângulo, o morcego determina instantaneamente a presença ou ausência de provável presa. E se houver, o jantar é garantido.

Este estudo, segundo seus autores, pode levar a comunidade científica a novas descobertas em acústica e ecolocalização, tanto em geral quanto no mundo animal. De qualquer forma, aprender algo novo sobre o mundo que o cerca e sobre as criaturas que nele vivem nunca foi algo ruim.



Obrigado por ficar conosco. Você gosta dos nossos artigos? Deseja ver materiais mais interessantes? Ajude-nos fazendo um pedido ou recomendando a seus amigos, um desconto de 30% para os usuários da Habr em um análogo exclusivo de servidores básicos que inventamos para você: Toda a verdade sobre o VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 núcleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps de US $ 20 ou como dividir o servidor? (as opções estão disponíveis com RAID1 e RAID10, até 24 núcleos e até 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 vezes mais barato? Somente temos 2 TVs Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV a partir de US $ 199 na Holanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - a partir de US $ 99! Leia sobre Como criar um prédio de infraestrutura. classe usando servidores Dell R730xd E5-2650 v4 custando 9.000 euros por um centavo?