Kaip drugeliai barsto šikšnosparnių signalus • Varvara Vedenina • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Biologija

Kaip pasakoja „drugeliai“

Drugelis Bertholdia trigona. Nuotraukos iš svetainės telegraph.co.uk

Drugelis Bertholdia trigona – vienintelis žinomas gamtoje gyvūnas, galintis gaudyti nuo šikšnosparnių, sugadinęs jų buvimo vietos signalus. Pelės negali išmokti sugauti šios lokių rūšies, kuri išskiria būdingus ultragarsinius spragtelėjimus. Tačiau, kaip tiksliai spustelėja drugelius B. trigona dėl šikšnosparnių, nebuvo žinoma. Amerikos biologai sukūrė elgesio eksperimentus, kuriuose jie išbandė tris galimus mechanizmus. Paaiškėjo, kad išleisti signalai B. trigona, sumažins tikslumą, kuriuo lazda nustato atstumą iki jo. Dėl pelės paspaudimų, lazda keičia savo signalų prigimtį, todėl sunkiau sugauti drugelį. Autoriai mano, kad šis elgesys B. trigona gali kilti iš senesnio apsaugos metodo, žinomo kai kuriuose drugiuose – kai garso signalizacija lydi cheminių medžiagų išlaisvinimą, kurie baugina plėšrą.

Šikšnosparniai ir lentenės varžėsi evoliucinėje lenktynėse mažiausiai 50 milijonų metų. Šios kovos procese drugeliai sukūrė gana paprastą audinių organų struktūrą,kuris prisideda prie greito įspėjimo apie artėjančią grėsmę ir paleidimą iš plėšrūnų vengimo reakcijos Negyvų medžių drugeliai ar Arctiidae taip pat gali sukelti ultragarsinius spragtelėjimus, o skirtingos rūšys tai daro įvairiais būdais. Daugelis iš jų daro paspaudimus gana retai, tačiau akustinis signalas yra kartu su kvapnomis medžiagomis, kurios puola šikšnosparnius. Kitos rūšys išmoko imituoti šias nevalgomas drugelius piktžolėmis ir nesukelia kvapų (Barber, Conner, 2007). Kitas būdas apsaugoti yra paspaudimas, kad išgąsdintų nepatyrusią šikšnosparnį. Tačiau šis metodas nėra labai patikimas, nes pelės mokosi ir po kelių bandymų nustoja atkreipti dėmesį į drugelio paspaudimą.

Neseniai JAV mokslininkai iš Wake Forest universiteto parodė, kad viena rūšis lokių, Bertholdia trigona, gali išskirti dažnius ultragarso signalus, kurie tylina šikšnosparnių echolokaciją (Corcoran ir kt., 2009). Pažymėtina, kad šikšnosparniai nesugeba išmokti, kaip elgtis su šia kliūtimi: po daugybės pelės bandymų neįmanoma sugauti drugelio. Dabar tie patys autoriai nustatė užduotį išsiaiškinti mechanizmą, kuriuo B. trigona taip sumaniai gina save (Corcoran ir kt., 2011).Jie pasiūlė tris hipotezes.

Pagal pirmąjį – iliuzinė echo hipotezė, – šikšnosparnis gali supainioti drugelio signalus su savo signalo echo iš objekto, kurio neegzistuoja. Tokiu atveju pele reikia pakeisti skrydžio trajektoriją, išvykstant iš neegzistuojančio objekto. Pagal antrąjį atstumo trukdžių hipotezė, – drugelio skleidžiami signalai gali sumažinti tikslumą, kuriuo lazda nustato atstumą iki nukentėjusiojo. Tai gali atsirasti, jei pelės klavišus paspaudžia viršija echo iš savo lazdelės signalo. Galiausiai, trečiojo – Maskavimo hipotezėDrugelių signalai gali visiškai jį užmaskuoti, o tai pasirodo "nematoma" lazda.

Eksperimento metu lazerio elgesys gali parodyti, kokia hipotezė yra teisinga. Pelė arba pakeis skrydžio trajektoriją, pabandys sugauti drugelį ir praleisti, arba nematys taurės, ir toliau skris.

Bat bando paimti auką, prikabintą prie sriegio. Vaizdas iš "wired.com". Toje pačioje svetainėje galite žiūrėti vaizdo įrašus

7 savaičių trukmės elgesio bandymai buvo atlikti 5,8 × 4,0 × 3,0 m dydžio garso izoliuotame kambaryje.Eksperimentuose Amerikoje buvo plačiai paplitusi ruda oda. Eptesicus fuscus, priklausanti lygių šikšnosparnių šeimai. Eksperimentai atlikti trims asmenims. E. fuscus.

Anksčiau buvo parodyta, kad visos trys pelės noriai valgė rūšis lokių, ištirtų tuo atveju, jei drugeliai negadino garsų (22 proc. Taurių buvo užfiksuota garsinių signalų nebuvimas). Prieš kiekvieną eksperimentą buvo patikrinta, kaip patikimai pelė sugeba valdyti drugius, kurie neišskleidžia signalų. Kaip kontrolė, naudojama Galleria melonella. Po to kiekvieną vakarą 16 drugelių (4 – B. trigona, 4 – kitų rūšių meškos, kurios nesudaro garso, 8 – G. melonella) atsitiktine tvarka pristatė vieną lazda. Drugeliai buvo pritvirtinti 60 cm ilgio sriegiu. Pelytis gali atakuoti drugelį keletą kartų, tačiau analizuojant buvo atsižvelgta tik į pirmą ataką.

Visi eksperimentai buvo įrašyti į dvi greitaeiges vaizdo kameras (250 kadrų per sekundę). Šie įrašai buvo išanalizuoti naudojant kompiuterinę programą (MATLAB), kuri leido apskaičiuoti objektų trimatines koordinates fotoaparatų vaizdo srityje. Dėl to kiekvieno sąveikos momentu apskaičiuotas skrydžio vektorius, minimalus atstumas tarp pelės ir drugelio bei vektoriaus nuo pelės iki drugelio.Kampas φ buvo apibrėžiamas kaip kampinis nukrypimas tarp pelės skrydžio vektoriaus ir vektoriaus tarp pelės ir drugelio (1 pav.).

Pav. 1. Diagramose parodyta skrydžio matuoklio ir muselinio diržo skrydžio parametrai. Viršutiniame paveikslėlyje φ yra kampas tarp pelės skrydžio vektoriaus ir vektoriaus tarp pelės ir drugelio. Taškinė linija – mažiausias atstumas tarp pelės ir drugelio. Apatiniame paveikslėlyje rodo kampo φ priklausomybę nuo laiko. Viršutinė 95 procentų pasikliautinas intervalas apskaičiuojamas remiantis 20 sėkmingais išpuoliais prieš kontrolinių drugelių. TFabortas – momentas, kai φ viršijo kontrolinį ataką viršutinį pasikliautinąjį intervalą; tai buvo atakos nutraukimo rodiklis. Mažiausias atstumas tarp drugelio ir pele yra nurodytas kaip nulis kiekvienam išpuoliui. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Eksperimentinės biologijos žurnalas

Drugeliai B. trigona, kaip ir kiti lokiai, daro paspaudimus dėl vadinamųjų timbalinių organų (žr. Tymbalą). Šie organai yra gerai ištirti dainuojant cicadas, tačiau drugeliai turi šiek tiek kitokią struktūrą. Dėl timbalų skleretų, lokys turi griovelius, leidžiančius generuoti paspaudimus su aukštu dažnumu. Paspaudimų serija generuojama tiek aktyviuoju timbalo sklerito lenkimu į vidų (aktyviuoju ciklu), tiek pasliuojant skleretą (pasyvus ciklas, 2 pav.). Vidutinis paspaudimų intervalas B. trigonalygus 325 μs, yra mažesnis nei lazdelės ausies (400 μs) skiriamoji geba, todėl pelė suvokia visą paspaudimų seriją kaip nuolatinį garsą. Pav. 2 taip pat parodo, kad drugelio signalo dažnių spektras stebuklingai imituoja lazerio signalo spektrą.

Pav. 2 Oscillograms (viršuje), sonogramos (kairysis apačia) ir dažnių spektrai (apatinis dešinysisa) šikšnosparnio echolokacijos signalas Eptesicus fuscus (A) ir du persidengiantys signalai Bertholdia trigona (B) Kiekviename signale yra dvi paspaudimų serijos, išleistos dėl aktyviojo ciklo (aktyviojo ciklo) ir pasyviojo grįžimo į savo vietą (pasyviojo ciklo) lenkimo rezultatas. Paspaudimų drugeliai serija persidengia, kai timobliai veikia savo ruožtu. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Eksperimentinės biologijos žurnalas

Elgsenos eksperimentuose autoriai pastebėjo tris elgsenos formos kaukes. Pirma, tiesioginė ataka, kai pelė skrido ir bandė patraukti drugelį (3A pav.); antra, ataka artimiausio veiksmo, kai pelė nesistengė pritraukti drugelio, bet toliau užpuolė, kai drugelis pradėjo spausti (3B pav.); trečia, vengimas, kai pele sustabdė išpuolį netrukus po to, kai drugelis pradėjo spustelėti, taip pat nesistengė jį patraukti (3C pav.). Trys elgsenos modeliai skiriasi kampo φ (pav. 3D-F) dydžiu.Tiesioginio atakos atveju φ reikšmės neviršijo kontrolės atakų patikimumo intervalo. Kai atakuoja artimą veiksmą, φ vertės sumažėjo arba buvo pastovus po drugelio spragtelėjimo pradžios, tačiau pabaigoje buvo stiprus šuolis, viršijantis pasikliautinąjį intervalą. Vengdami, φ vertės pradėjo augti iš karto po to, kai drugelis pradėjo spustelėti.

Pav. 3 Trys lazerių reakcijos į paspaudžiamą drugelį elgesio eksperimentuose. AC. Trijų tipų išpuolių apžvalga iliustruoja tris pelių atsakas į drugelį. Laikui bėgant per kelias sekundes pasiekiamas minimalus atstumas tarp drugelio ir pele palei pelės skrydžio trajektoriją. DF. Lauko kampo φ priklausomybė nuo laiko buvo naudojama trijų tipų atakoms atskirti. G. Paieškos pelės intervalas tarp paspaudimų (impulso intervalo) rodo jo elgesio skirtumus, susijusius su skrydžio skirtumais. Storoji brūkšninė linija reiškia vidutines vertes. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Eksperimentinės biologijos žurnalas

Pelės echolokacijos signalai taip pat skiriasi visais trimis atvejais (pav. 3G-I). Tiesioginio išpuolio atveju signalas baigėsi tipiškais triliais, kurie visada būdavo atakomis su kontroliniu drugeliu (3G fig., 4A). Intervalas tarp pelės paspaudimų buvo vidutiniškai 6 ms.Aktyvaus veiksmo atakoje dominuoja įprasti spragtelėjimai, kurių intervalas yra 10-40 ms, kuriuos paprastai išmeta pelės paieškos elgesiu. Jei trilai buvo pagaminti, tai yra labai trumpas (3H, 4B pav.). Vengdami, pelė pradėjo spinduliuoti retus paspaudimus netrukus po to, kai drugelis pradėjo spustelėti, o ne visiškai ištrindavo (4C pav.).

Pav. 4 Trys išpuolių su kontrole ir paspaudžiant drugelius sonogramos. Rodyklės nurodyti echolokacijos signalų generavimo momentus tais atvejais, kai buvo paspaudimai B. trigona. A. Bat E. fuscus sėkmingai atakuoja drugelį, kuris neišskleidžia signalų. B. Offensively uždaryti pele paspaudę B. trigona Drugelių paspaudimai sutrikdo įprastą echolokacijos signalų modelį. C. Jei vengiama, pelė padidina intervalą tarp paspaudimų, o tai reiškia, kad sustabdyti drugelio pasirodymą. Nulis laiko juostoje nurodo momentą, kai kontaktuoja drugelis su peleA ir minimalus atstumas tarp jųBc. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Eksperimentinės biologijos žurnalas

Labai svarbi buvo šikšnosparnio patirtis eksperimentuose. Vengimo elgesys vyravo per pirmąsias dvi naktis (5 pav.), O nuo trečios iki septintos nakties dominavo glaudūs veiksmai.Tai rodo, kad iš pradžių pelės buvo išsigandę paspaudę drugelius, bet tada jie priprasti prie jo. Tačiau tik 30% atakų sėkmingai baigėsi, o išpuoliai buvo sėkmingi tik tuomet, kai drugeliai šiek tiek spustelėjo. Tai patvirtina autorių prielaidą, kad paspaudimai "drugelis" yra veiksmingi pelių signalų trukdymui tik tuo atveju, jei jie generuojami labai dažnai. Ateinantys veiksmai, pelė praleido vidutiniškai 16 cm.

Pav. 5 Trijų tipų atakų dažnis ant drugelių B. trigona pasikeitė po pirmųjų dviejų eksperimentinių vakarų (tikslus Fisher testas, & hi;= 6,66, p = 0,04). 1-2 naktys, N = 11, kitomis naktimis, N = 36. Aptariamo straipsnio paveikslėlis Eksperimentinės biologijos žurnalas

Šie rezultatai, pasak autorių, atitinka nuotolinės trukdžių hipotezės prognozes. Mažas vengimo lygis 3-7 naktims rodo, kad pelės nesistengia išvengti iliuzinių trikdžių. Pelės perkėlimas į drugelį santykinai nedideliu atstumu ir bandymai atakoms rodo, kad drugelis nėra visiškai užmaskuotas, todėl taip pat galima atmesti maskavimo hipotezę.

Yra žinoma, kad kai lazda nukreipia savo nukentėjusįjį, intervalai tarp paspaudimų, signalo trukmė ir intensyvumas mažėja.Šie pelės signalo pokyčiai yra labai prisitaikantys. Didelis paspaudimų dažnis leidžia pele greitai atnaujinti "vietovės informaciją", tuo tarpu trumpas signalo trukmė neleidžia persidengti signalo ir echo, kuris pradeda atvykti greičiau, kai nukenčia nukentėjusysis. Eksperimentuose su B. trigona autoriai pastebėjo priešingą situaciją: signalų trukmę ir intervalus tarp paspaudimų E. fuscus padidėjo. Dėl tokio pelių atsakymo dar sunkiau rasti galimą auką. Autoriai šį elgesį palygina su kitų žinduolių elgesiu, kuris taip pat keičia savo signalą esant dideliam triukšmingumui. Parodyta, kad šiuo atveju pagerėja signalų atpažinimas.

Manoma, kad pradiniai lokiai sukūrė retus paspaudimus, kad išsklaidytų chemines medžiagas, kad įspėtų apie jų netinkamumą. Akivaizdu, kad akustinės signalizacijos evoliucija drugeliuose seka geresnių garsų organų kelią, ypač trombų membranos griovelių vystymąsi ir alternatyvų timbalų aktyvavimą, leidžiantį jiems generuoti sparčiuosius dažnius. Kaip rezultatas, kai kurios rūšys (ir autoriai mano, kad B. trigona – ne vienintelės drugelės rūšys, galinčios trukdyti šikšnosparnių signalus) sukūrė tokį nuostabų apsaugos metodą nuo gana sudėtingo plėšrūno.

Šaltinis: Aaronas J. Corcoran, Jesse R. Barber, Nickolay I. Hristov, William E. Conner. Kaip veikia tigro dambos čiulptukas? / / Eksperimentinės biologijos žurnalas. 2011. V. 214. P. 2416-2425.

Taip pat žiūrėkite:
A. J. Corcoran, J. R. Barber, W. E. Conner. Tigro moths džemai bat sonar // Mokslas. 2009. V. 325: p. 325-327.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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