Bagaimana kelantangan rama-rama jam kelawar 'Varvara Vedenina • Berita sains mengenai "Unsur" • Biologi

Bagaimana rama-rama rama-rama menonjol isyarat

Beruang rama-rama Bertholdia trigona. Foto dari laman web telegraph.co.uk

Beruang rama-rama Bertholdia trigona – satu-satunya haiwan dalam alam yang mampu mempertahankan kelawar dengan menyesatkan isyarat lokasi mereka. Tikus tidak dapat belajar untuk menangkap spesies beruang ini, yang memancarkan sifat-sifat klik ultrasonik. Walau bagaimanapun, betapa tepat klik kupu-kupu B. trigona pada kelawar, ia tidak diketahui. Ahli biologi Amerika menubuhkan eksperimen tingkah laku di mana mereka menguji tiga mekanisme yang mungkin. Ternyata isyarat dikeluarkan B. trigona, mengurangkan ketepatan yang mana kelawar menentukan jarak kepadanya. Hasil daripada klik rama-rama, kelelawar mengubah sifat isyaratnya, yang menjadikannya lebih sukar untuk menangkap rama-rama. Penulis percaya bahawa tingkah laku ini B. trigona boleh timbul dari kaedah perlindungan yang lebih kuno yang dikenali di sesetengah rama-rama – apabila isyarat akustik diiringi oleh pelepasan bahan kimia yang menakutkan pemangsa.

Kelawar dan rama-rama telah bersaing dalam perlumbaan evolusi selama sekurang-kurangnya 50 juta tahun. Dalam proses perjuangan ini, kupu-kupu mengembangkan struktur yang agak mudah dari organ auditori,yang menyumbang kepada amaran yang cepat tentang bahaya yang akan berlaku dan pelancaran tindak balas mengelakkan pemangsa. Rama-rama dari keluarga beruang, atau Arctiidae, juga mampu menghasilkan klik ultrasonik, dan spesies yang berbeza melakukannya dengan cara yang berbeza. Ramai daripada mereka membuat klik agak jarang, tetapi isyarat akustik disertai dengan pembebasan bahan-bahan berbau yang menakutkan kelawar. Spesies lain telah belajar untuk meniru rama-rama ini yang tidak boleh dimakan dengan memetik dan tidak mengeluarkan apa-apa bau (Barber, Conner, 2007). Satu lagi cara untuk melindungi adalah mengklik untuk menakutkan kelawar yang tidak berpengalaman. Kaedah ini, bagaimanapun, tidak begitu boleh dipercayai, kerana tikus belajar dan, selepas beberapa percubaan, berhenti memberi perhatian kepada klik kupu-kupu itu.

Baru-baru ini, saintis Amerika dari Wake Forest University menunjukkan bahawa satu spesies beruang, Bertholdia trigona, boleh mengeluarkan isyarat ultrasound yang kerap yang mengelirukan penggantian kelawar (Corcoran et al., 2009). Adalah luar biasa bahawa kelawar tidak dapat belajar bagaimana menangani halangan ini: selepas banyak cubaan tetikus, tidak mungkin untuk menangkap rama-rama itu. Sekarang pengarang yang sama menetapkan tugas untuk mengetahui mekanisme yang mana B. trigona begitu mahir melindungi dirinya sendiri (Corcoran et al., 2011).Mereka mencadangkan tiga hipotesis.

Menurut yang pertama – hipotesis echo ilusi, kelawar boleh mengelirukan isyarat rama-rama dengan echo isyarat sendiri dari objek yang tidak wujud. Dalam kes ini, tetikus mesti menukar laluan penerbangan, terbang dari objek tidak wujud. Menurut yang kedua hipotesis gangguan jarak, – isyarat yang dipancarkan oleh rama-rama dapat mengurangkan ketepatan yang mana kelelawar menentukan jarak kepada mangsa. Ini boleh berlaku jika rama-rama klik melebihi echo dari isyarat kelantangan sendiri. Akhirnya, mengikut yang ketiga – hipotesis maskingIsyarat rama-rama boleh menutupnya sepenuhnya, dan ternyata "tidak kelihatan" untuk kelawar.

Tingkah laku kelawar dalam eksperimen dapat menunjukkan hipotesis yang betul. Tikus sama ada mengubah trajektori penerbangan, atau akan cuba menangkap rama-rama dan terlepas, atau tidak akan melihat rama-rama sama sekali dan akan terus terbang.

Kelawar yang cuba merebut mangsa yang dilekatkan pada benang. Imej dari wired.com. Di tapak yang sama, anda boleh menonton video

Eksperimen tingkah laku dijalankan selama tujuh malam di bilik kalis bunyi berukuran 5.8 × 4.0 × 3.0 m.Dalam eksperimen, kulit coklat meluas di Amerika. Eptesicus fuscus, milik keluarga kelawar lancar. Eksperimen dilakukan pada tiga individu. E. fuscus.

Sebelum ini ditunjukkan bahawa ketiga-tiga tikus secara sukarela memakan spesies beruang yang diperiksa sekiranya kupu-kupu tidak membuat bunyi (ketiadaan isyarat akustik dicatatkan pada 22% daripada rama-rama). Sebelum setiap eksperimen, ia telah diperiksa bagaimana dengan tepat tetikus menangkap kawalan kupu-kupu yang tidak mengeluarkan isyarat. Sebagai kawalan, digunakan Galleria melonella. Selepas itu setiap malam 16 rama-rama (4 – B. trigona, 4 – jenis beruang lain yang tidak membuat bunyi, 8 – G. melonella) dalam susunan rawak membentangkan kelawar. Kupu-kupu telah ditetapkan pada benang panjang 60 cm. Tikus boleh menyerang rama-rama beberapa kali, tetapi hanya serangan pertama yang diambil untuk analisis.

Semua eksperimen dicatatkan pada dua kamera video berkelajuan tinggi (250 bingkai sesaat). Rekod-rekod ini dianalisis dengan menggunakan program komputer (MATLAB), yang memungkinkan untuk mengira koordinat tiga dimensi objek dalam bidang pandangan kamera. Oleh itu, vektor penerbangan, jarak minimum antara tetikus dan rama-rama dan vektor dari tetikus ke rama-rama telah dikira pada setiap saat setiap interaksi.Sudut φ ditakrifkan sebagai sisihan sudut antara vektor penerbangan tikus dan vektor antara tetikus dan rama-rama (Rajah 1).

Rajah. 1. Gambar rajah menggambarkan parameter penerbangan kelawar dan rama-rama, yang diukur dalam kerja. Dalam angka atas φ ialah sudut antara vektor penerbangan tetikus dan vektor antara tetikus dan rama-rama. Garis putus-putus – jarak minimum antara tetikus dan rama-rama. Pada imej bawah menunjukkan pergantungan sudut φ pada masa. Selang keyakinan 95 peratus lebih tinggi dikira berdasarkan 20 serangan berjaya pada rama-rama kawalan. TFabort – saat apabila φ melebihi selang keyakinan atas serangan serangan; ia merupakan petunjuk penamatan serangan itu. Jarak minimum antara rama-rama dan tetikus dilambangkan sebagai sifar untuk setiap serangan. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Biologi Eksperimen

Rama-rama B. trigona, seperti beruang lain, membuat klik organ-organ mulut yang dipanggil (lihat Tymbal). Organ-organ ini diteliti dengan baik dalam menyanyi cicadas, tetapi dalam rama-rama mereka mempunyai struktur yang sedikit berbeza. Pada sclerites timbal, beruang mempunyai alur yang membolehkan mereka menjana klik dengan frekuensi tinggi. Siri klik dijanakan oleh lenturan aktif sklerit di dalam (kitaran aktif), dan dalam pulangan pasif sklerit (kitaran pasif, Rajah 2). Selang klik purata B. trigonasama dengan 325 μs, kurang daripada resolusi telinga kelawar (400 μs), jadi keseluruhan siri klik dilihat oleh tetikus sebagai bunyi berterusan. Dalam ara. 2 juga menunjukkan bahawa spektrum frekuensi isyarat rama-rama secara ajaib menyerupai spektrum isyarat bat.

Rajah. 2 Oscillograms (di bahagian atas), sonograms (kiri bawah) dan spektrum frekuensi (kanan bawaha) Isyarat echolocation bat Eptesicus fuscus (A) dan dua isyarat bertindih Bertholdia trigona (B). Setiap isyarat mengandungi dua siri klik yang dipancarkan sebagai hasil lenturan aktif sklerit timbal (siklus aktif) dan pulangan pasif ke tempatnya (kitaran pasif). Satu siri klik rama-rama bertindih apabila organ-organ pameran berfungsi pada gilirannya. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Biologi Eksperimen

Dalam eksperimen tingkah laku, penulis mengamati tiga jenis kelawar kelawar. Pertama, serangan langsung, apabila tetikus terbang dan cuba merebut rama-rama (Rajah 3A); kedua, serangan aksi dekat, ketika tikus tidak mencoba untuk merebut rama-rama, tapi terus serangan setelah rama-rama mulai klik (Gambar 3B); ketiga, mengelakkan, apabila tetikus menghentikan serangan sejurus selepas kupu-kupu mula mengklik dan juga tidak cuba untuk merebutnya (Gambarajah 3C). Tiga jenis kelakuan berbeza dalam magnitud sudut φ (Rajah 3D-F).Dalam kes serangan langsung, nilai-nilai φ tidak melebihi selang keyakinan terhadap serangan kawalan. Ketika menyerang aksi dekat, nilai-nilai φ menurun atau tetap setelah permulaan klik kupu-kupu, tetapi pada akhirnya ada lompatan kuat melebihi selang keyakinan. Apabila mengelakkan, nilai φ mula berkembang sejurus selepas kupu-kupu mula klik.

Rajah. 3 Tiga jenis tindak balas kelawar untuk mengklik kupu-kupu dalam eksperimen tingkah laku. AC. Pandangan atas tiga jenis serangan menggambarkan tiga jenis tindak balas tikus kepada rama-rama. Masa dalam beberapa saat untuk mencapai jarak minimum antara rama-rama dan tetikus dicatatkan sepanjang laluan penerbangan tikus. DF. Ketergantungan sudut φ pada masa digunakan untuk membezakan antara tiga jenis serangan. GSaya. Jeda antara klik (selang nadi) tetikus mencari menunjukkan perbezaan dalam tingkah lakunya, mengaitkan dengan perbezaan dalam penerbangannya. Garis tebal berlari menandakan nilai min. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Biologi Eksperimen

Isyarat echolocation tetikus juga berbeza dalam ketiga-tiga kes tersebut (Gambarajah 3G-I). Dalam kes serangan langsung, isyarat berakhir dengan kekerapan tipikal yang selalu ada dalam serangan pada kupu-kupu kawalan (Gambarajah 3G, 4A). Jeda antara klik tetikus adalah purata 6 ms.Dalam serangan tindakan yang rapat, klik biasa dikuasai, berikut dengan selang 10-40 ms, yang biasanya dipancarkan oleh tikus dalam tingkah laku carian. Sekiranya tril itu dibuat, ia sangat pendek (Rajah 3H, 4B). Apabila mengelakkan, tetikus mula memancarkan klik yang jarang berlaku sejurus selepas kupu-kupu mula mengklik, dan tidak mengucapkan trills sama sekali (Rajah 4C).

Rajah. 4 Sonograms tiga serangan ke atas kawalan dan mengklik kupu-kupu. Anak panah nyatakan detik-detik penjanaan isyarat echolocation dalam kes di mana terdapat klik B. trigona. A. Bat E. fuscus berjaya menyerang rama-rama yang tidak mengeluarkan isyarat. B. Tindakan tetikus secara melekat pada klik B. trigona Klik kupu-kupu mengganggu corak echolocation biasa. C. Dalam hal mengelakkan, tetikus meningkatkan selang antara klik, yang bermaksud penghentian pengejaran rama-rama. Sifar pada garis masa menunjukkan saat hubungan rama-rama dan tetikusA dan jarak minimum antara mereka masukBc. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Biologi Eksperimen

Pengalaman kelawar dalam eksperimen sangat penting. Tingkah laku mengelakkan berlaku semasa dua malam pertama (Rajah 5), sedangkan dari 3 hingga 7 malam, serangan tindakan dekat didominasi.Ini menunjukkan bahawa pada mulanya tikus takut dengan mengklik kupu-kupu, tetapi kemudian mereka terbiasa dengannya. Walau bagaimanapun, hanya 30% serangan yang berjaya berjaya, dan serangan berjaya hanya apabila rama-rama mengklik sedikit. Ini mengesahkan andaian yang dibuat oleh penulis bahawa klik kupu-kupu berkesan untuk isyarat tetikus jamming hanya jika ia dihasilkan pada frekuensi tinggi. Dalam serangan tindakan dekat, tetikus itu merindui purata 16 cm.

Rajah. 5 Kekerapan serangan tiga jenis pada rama-rama B. trigona diubah selepas dua malam eksperimen pertama (Ujian tepat Fisher, & hi;= 6.66, p = 0.04). Untuk 1-2 malam, N = 11, untuk malam-malam lain, N = 36. Gambar dari artikel yang dibincangkan di dalam Jurnal Biologi Eksperimen

Keputusan ini, menurut penulis, konsisten dengan ramalan hipotesis campur tangan terpencil. Kadar penyingkiran yang rendah untuk 3-7 malam menunjukkan bahawa tikus tidak cuba untuk mengelakkan gangguan ilusi. Memindahkan tetikus ke rama-rama untuk jarak yang agak pendek dan cuba serangan menunjukkan bahawa rama-rama tidak sepenuhnya bertopeng, dan oleh itu hipotesis pelindung juga boleh ditolak.

Adalah diketahui bahawa apabila kelawar mendekati mangsanya, selang antara klik, tempoh dan intensiti penurunan isyarat.Perubahan dalam penggera tetikus sangat menyesuaikan diri. Kekerapan klik yang tinggi membolehkan tetikus untuk mengemas kini "maklumat lokasi" dengan cepat, sementara jangka pendek isyarat menghalangi pertindihan isyarat dan echo, yang mula tiba lebih cepat ketika mendekati mangsa. Dalam eksperimen dengan B. trigona penulis mengamati keadaan bertentangan: tempoh isyarat dan selang antara klik E. fuscus meningkat. Maklum balas tikus semacam itu menjadikannya lebih sukar untuk mencari mangsa yang berpotensi. Para penulis membandingkan perilaku ini dengan tingkah laku mamalia lain, yang dengan cara yang sama mengubah isyaratnya dalam keadaan bunyi bising yang tinggi. Telah ditunjukkan bahawa dalam hal ini pengiktirafan isyarat diperbaiki.

Adalah dipercayai bahawa beruang asli menjana klik jarang untuk menyebarkan bahan kimia untuk memberi amaran kepada kelemahan mereka. Adalah jelas bahawa evolusi akustik isyarat di rama-rama diikuti jalan memperbaiki organ-organ bunyi, terutamanya pembangunan alur pada membran timbal dan pengaktifan alternatif timbal, yang membolehkan mereka menjana klik dengan frekuensi tinggi. Akibatnya, beberapa spesies (dan penulis percaya itu B. trigona – bukan satu-satunya spesies kupu-kupu yang mampu mengeluarkan isyarat kelelawar) telah membangunkan cara perlindungan yang luar biasa terhadap pemangsa yang agak canggih.

Sumber: Aaron J. Corcoran, Jesse R. Barber, Nickolay I. Hristov, William E. Conner. Bagaimanakah harimau harimau jam bat menara? // Jurnal Biologi Eksperimen. 2011. V. 214. P. 2416-2425.

Lihat juga:
A. J. Corcoran, J. R. Barber, W. E. Conner. Rama-rama rusa jamsun sonar // Sains. 2009. V. 325: P. 325-327.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: