Hogy a lepkék a denevérek jeleit jelzik • Varvara Vedenina • Tudományos hírek a "Elemekről" • Biológia

Hogy a lepkék zavarják a denevéreket

Pillangó medve Bertholdia trigona. Fotók a telegraph.co.uk oldalon

Pillangó medve Bertholdia trigona – az egyetlen ismert állat, amely képes megvédeni a denevéreket a helymeghatározó jelek elakadásával, az egerek nem ismerhetik meg ezt a fajta medvét, amely jellemző ultrahangos kattintásokat bocsát ki. Azonban, hogyan pontosan kattint a pillangók B. trigona denevéreken, ismeretlen volt. Az amerikai biológusok viselkedési kísérleteket állítottak fel, amelyekben három lehetséges mechanizmust teszteltek. Kiderült, hogy a kibocsátott jelek B. trigona, csökkentse azt a pontosságot, amellyel a denevér meghatározza a távolságot. A pillangós kattintások eredményeképpen a denevér megváltoztatja jelzéseinek jellegét, ami megnehezíti a pillangó fogását. A szerzők úgy vélik, hogy ez a viselkedés B. trigona az ősi ősi védelmi módszerek egy bizonyos pillangóban ismeretesek – amikor az akusztikus jelzést olyan ragasztók megrémítik.

A denevérek és lepkék legalább 50 millió évig versenyző versenyben versenyeztek. E küzdelem folyamán a lepkék meglehetősen egyszerű szerkezetet alakítottak ki a hallókészülékeken,amely hozzájárul a közelgő veszély gyors figyelmeztetéséhez és a ragadozó elkerülésének reakciójához. A medvék családjából származó lepkék, vagy az Arctiidae is képes ultrahangos kattintások előállítására, és különböző fajok különböző módon csinálják. Sokan nagyon ritkán teszik a kattintásokat, de az akusztikus jelet olyan szagú anyagok felszabadítása kíséri, amelyek megakadályozzák a denevéreket. Más fajok megtanulják utánozni ezeket a szedhetetlen lepkéket úgy, hogy nem szagolják (Barber, Conner, 2007). Egy másik módja a védelemnek az, hogy megpróbálja megijeszteni egy tapasztalatlan ütemet. Ez a módszer azonban nem túl megbízható, mivel az egerek megtanulják, és néhány kísérlet után már nem figyelnek a pillangó kattogására.

Nemrégiben a Wake Forest Egyetem amerikai tudósai azt mutatták, hogy egy fajta medvék, Bertholdia trigona, gyakori, ultrahangos jeleket bocsátanak ki, amelyek a denevérek echolocationját hallgatják (Corcoran et al., 2009). Figyelemre méltó, hogy a denevérek nem képesek megtanulni kezelni ezt az akadályt: az egér számos kísérlete után nem lehet elkapni a pillangót. Most ugyanazok a szerzők határozzák meg a feladatot, hogy kiderítsék a mechanizmust B. trigona így ügyesen védi magát (Corcoran et al., 2011).Három hipotézist javasolták.

Az első – illuzórikus echo hipotézis, – a denevér összezavarhatja a pillangó jelét a saját jelének visszhangjával egy olyan tárgyból, amely nem létezik. Ebben az esetben az egérnek meg kell változtatnia a repülési útvonalat, és el kell mennie egy nem létező objektumból. A második szerint távolsági interferencia hipotézis, – a pillangó által kibocsátott jelek csökkenthetik azt a pontosságot, amellyel a denevér meghatározza az áldozat távolságát. Ez akkor történhet meg, ha a pillangó kattanás elhagyja a visszhangot a denevér saját jelzéséből. Végül, a harmadik – maszkoló hipotézisA pillangó jelek teljesen elfedik, és kiderül, hogy "láthatatlanok" a denevérnek.

Egy denevér viselkedése egy kísérletben megmutathatja, hogy melyik hipotézis helyes. Az egér megváltoztatja a repülés pályáját, vagy megpróbálja elkapni a pillangót és hiányozni, vagy egy pillanatra sem fogja látni a pillangót, és továbbra is repülni fog.

Egy denevér, amely megpróbálja megragadni az áldozatot egy szálhoz. A wired.com oldalról készült kép. Ugyanazon az oldalon videókat nézhet

A viselkedési kísérleteket hét éjszakára végeztük egy hangszigetelt szobában, amelynek mérete 5,8 × 4,0 × 3,0 m volt.A kísérletekben a barna bőr széles körben elterjedt Amerikában. Eptesicus fuscus, amely a sima-denevérek családjához tartozik. A kísérleteket három egyedön végeztük. E. fuscus.

Korábban kimutatták, hogy mindhárom egér készségesen evett a vizsgált medvészetek fajait abban az esetben, ha a lepkék nem adnak hangot (a hangjelzések hiánya a lepkék 22% -ában volt). Minden egyes kísérlet előtt megvizsgáltuk, hogy az egér megbízhatóan kezeli-e a lepkéket, amelyek nem jelzéseket bocsátottak ki. Ellenőrzésként használták Galleria melonella. Ezután minden éjjel 16 pillangó (4 – B. trigona, 4 – egyéb olyan medvék, amelyek nem hangot adnak, 8 – G. melonella) egy véletlenszerű sorrendben bemutatott egy denevér. A pillangókat egy 60 cm hosszú szálon rögzítették, az egér többször is megtámadhatta a pillangót, de csak az első támadást vették figyelembe az elemzéshez.

Minden kísérletet két nagysebességű videokamerára rögzítettek (250 képkocka / másodperc). Ezeket a nyilvántartásokat számítógépes program (MATLAB) alkalmazásával elemeztük, amely lehetővé tette az objektumok háromdimenziós koordinátáinak kiszámítását a kamerák szempontjából. Ennek eredményeképpen a repülési vektorot, az egér és a pillangó közötti legkisebb távolságot és az egértől a pillangóig terjedő vektort az egyes interakciók pillanatában számoltuk.A φ szöget az egér repülésvektorának és az egér és a pillangó vektorának szögeltérése határozta meg (1.

Ábra. 1. Az ábrák szemléltetik a denevér és a pillangó repülés paramétereit, amelyeket a munkában mértek. A felső ábra φ az egér repülésvektorának és az egér és a pillangó vektor közötti szöge. Szaggatott vonal – az egér és a pillangó közötti minimális távolság. Az alsó képen mutatja a φ szög függését az időben. A felső 95 százalékos konfidenciaintervallumot 20 sikeres támadásra támaszkodva határoztuk meg. TFabort – a pillanat, amikor φ meghaladta a felső megbízhatósági intervallumot az ellenőrzési támadásoknál; ez volt a mutató a támadás befejezéséről. A pillangó és az egér közötti legkisebb távolság minden egyes támadásnál nulla. Ábra a tárgyalt cikkből Journal of Experimental Biology

lepkék B. trigona, mint a többi medvét, az úgynevezett timbal-orgonákat (pl. Ezek a szervek jól ismeretesek az éneklő cicákban, de a pillangókban kissé eltérő szerkezetűek. A timbal scleritákon a medvéknek hornyai vannak, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy magas frekvenciájú kattintásokat generáljanak. A kattintások sorozata mind az timbal sclerit aktív beillesztése (aktív ciklus), mind a sclerit passzív visszatérése során (passzív ciklus, 2. ábra) generálódik. Átlagos kattintási idő B. trigona325 μs-vel egyenlő, kisebb, mint a bat fülének felbontása (400 μs), így az egér folyamatos hangként észleli a kattintások egész sorát. Ábrán. A 2. ábra azt is mutatja, hogy a pillangó jel frekvenciaspektruma csodálatosan szimulálja a denevérjel spektrumát.

Ábra. 2. Oszcillogramok (a tetején), sonogram (balra lent) és frekvenciaspektrumokat (jobb alula) denevér echolocation jel Eptesicus fuscus (A) és két egymást átfedő jelet Bertholdia trigona (B). Mindegyik jel két timbal sclerit aktív aktiválásának eredményeként kibocsátott kattintási sorozatot (aktív ciklus) és passzív visszatérést biztosít a helyére (passzív ciklus). A pillangós kattintások sorozata átfedésbe kerül, ahogyan az időbéli szervek egymás után dolgoznak. Ábra a tárgyalt cikkből Journal of Experimental Biology

A viselkedési kísérletek során a szerzők háromféle ütő viselkedést figyeltek meg. Először is, közvetlen támadás, amikor az egér felszállt, és megpróbált megragadni egy pillangót (3A. másodszor, egy közeli cselekvés támadása, amikor az egér nem próbálta megragadni a pillangót, de folytatta a támadást a pillangó után (3B ábra); harmadszor, elkerülése, amikor az egér a támadást rövid idő után leállította a pillangó után, és nem próbált megragadni (3C ábra). Három viselkedési típus különbözött a φ szög nagyságától (3D-F ábra).Közvetlen támadás esetén a φ értékek nem haladták meg az ellenőrzési támadások konfidencia intervallumát. Amikor egy közeli műveletet támadt, a φ értékei csökkentek vagy állandóak voltak a pillangó kattintásának kezdete után, de a végén egy erős ugrás következett be, amely meghaladja a konfidenciaintervallumot. Amikor elkerüljük, a φ értékek azonnal növekedni kezdtek, miután a pillangó kezdett kattanni.

Ábra. 3. Háromféle lepke reakció a pillangó pillanat alatt viselkedési kísérletekben. AC. A támadások három típusának felülnézete szemlélteti a pillangó háromféle egérválaszát. A pillangó és az egér közötti legkisebb távolság eléréséig eltelt idő másodpercben az egér repülési útvonalán látható. DF. A φ szög függését időben használtuk a háromféle támadás típusának megkülönböztetésére. Gén. A helymeghatározó egér kattintásainak (impulzus intervalluma) közötti intervallum különbséget mutat viselkedésében, korrelálva a repülés különbségeivel. Vastag szaggatott vonal jelentése átlagértékek. Ábra a tárgyalt cikkből Journal of Experimental Biology

Az egér echolocation jelei mindhárom esetben különböztek (3G-I ábra). Közvetlen támadás esetén a jel olyan tipikus trilódhoz ért véget, amely mindig volt jelen a kontroll pillangó támadásában (3G. Ábra, 4A). Az egérkattintások közötti intervallum átlagosan 6 ms volt.Egy közeli cselekvés támadása során a szokásos kattintások domináltak, a következő egy 10-40 ms-os intervallumot, amelyet rendszerint az egerek keresési viselkedésben bocsátanak ki. Ha a trill elkészült, akkor nagyon rövid (3H, 4B ábra). Amikor elkerülte az egeret, röviddel a pillangó kezdete után rágcsálni kezdett az egérrel, és egyáltalán nem jelentett trillist (4C. Ábra).

Ábra. 4. Három támadás támadása a vezérléssel és a pillangók kihúzásával. nyíl jelezzék az echolocation jelek generálásának pillanatát azokban az esetekben, ahol kattintások történtek B. trigona. A. denevér E. fuscus sikeresen megtámadva egy olyan pillangót, amely nem sugároz jeleket. B. Tiltottan zárja be az egér műveletet kattintással B. trigona A pillangós kattintások megzavarják az echolocation jelek normál mintáját. C. Elkerülés esetén az egér növeli a kattintások közötti időt, ami a pillangó törekvésének megszüntetését jelenti. Zéró az idővonalon jelzi a pillangó és az egér érintkezési időpontjátA és a közöttük lévő minimális távolságotB-C. Ábra a tárgyalt cikkből Journal of Experimental Biology

A denevér tapasztalata a kísérletekben nagyon fontos volt. Az első két éjszaka elkerülési magatartása érvényesül (5. ábra), míg a 3.-7.Ez azt sugallja, hogy először az egerek féltek a pillangókra, de aztán megszokták. Azonban a támadásoknak csak 30% -a sikeres volt, és a támadások csak akkor sikeresek voltak, ha a pillangók kicsit rángatták. Ez megerősíti a szerzők azon feltételezését, hogy a pillangó kattintások hatékonyak az egérjelek megöléséhez, ha nagy gyakorisággal generálnak. A közelharc támadása során az egér átlagosan 16 cm-t hagyott ki.

Ábra. 5. A három típusú támadások gyakorisága pillangókon B. trigona az első két kísérleti éjszakán megváltozott (Fisher pontos tesztje, & hi;= 6,66, p = 0,04). 1-2 éjszakára, N = 11, egyéb éjszakák esetén N = 36. ábra a tárgyalt cikkből Journal of Experimental Biology

Ezek az eredmények a szerzők szerint összhangban vannak a távoli interferencia hipotézisének előrejelzéseivel. Az alacsony elkerülési ráta 3-7 éjszakára azt sugallja, hogy az egerek nem próbálják elkerülni az illuzórikus beavatkozást. Az egér mozgatása viszonylag rövid távolságra a pillangóhoz, és a támadások megpróbálása azt mutatja, hogy a pillangó nincs teljesen elfedve, ezért a maszkolási hipotézis is elutasítható.

Ismeretes, hogy amikor egy denevér közeledik az áldozatához, a kattanások közötti intervallumok, a jel időtartamának és intenzitásának csökkenése csökken.Ezek az egér riasztási változások rendkívül adaptívak. A kattintások magas frekvenciája lehetővé teszi az egér számára, hogy gyorsan frissítse "helyinformációit", miközben a jel rövid időtartama megakadályozza a jel és a visszhang átfedését, amely gyorsabban érkezik, amikor megközelíti az áldozatot. Kísérletekben B. trigona a szerzők ellenkező helyzetet figyeltek meg: a jelek időtartama és a kattintások közötti intervallum E. fuscus nőtt. Az ilyen egér-válasznak még nehezebbnek kell lennie potenciális áldozatot találni. A szerzők hasonlítják össze ezt a viselkedést más emlősök viselkedésével, ami ugyanolyan módon változtatja meg jelét a magas zajszint mellett. Megmutatják, hogy ebben az esetben javul a jelek felismerése.

Úgy vélik, hogy az eredeti viselõk ritkán kattogtak a vegyi anyagok eloszlatására annak érdekében, hogy figyelmeztessék a meghibásodásra. Nyilvánvaló, hogy a pillangók hangjelzésének fejlődése követte a hangszervek javításának útját, különösen a timbal membránon lévő hornyok kialakulását és az időbálák alternatív aktiválását, amelyek lehetővé tették számukra, hogy magas frekvenciájú kattintásokat generáljanak. Ennek eredményeként egyes fajok (és a szerzők ezt hiszik) B. trigona – nem az egyetlen pillangó faj, amely képes megakadályozni a denevérek jelzéseit) olyan csodálatos védelmi módot fejlesztettek ki egy meglehetősen kifinomult ragadozó ellen.

Forrás: Aaron J. Corcoran, Jesse R. Barber, Nickolay I. Hristov, William E. Conner. Hogyan tigris lepkék lekötik a bat-szonárat? // A Journal of Experimental Biology. 2011. V. 214. P. 2416-2425.

Lásd még:
A. J. Corcoran, J.R. Barber, W. E. Conner. A tigris lepkék elakadnak a bat sonarban // tudomány. 2009. V. 325: P. 325-327.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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