Zoomservice.ru

Зоо журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Слух летучих мышей

Как работает эхолокация летучих мышей

Эхолокация — это комбинированное использование морфологии (физические особенности) и сонара (SOund NAvigation and Ranging), которое позволяет летучим мышам «видеть» с помощью звука.

Летучая мышь использует свою гортань, чтобы произвести ультразвуковые волны, которые испускаются через ее рот или нос. Некоторые летучие мыши также производят щелчки, используя свои языки.

Летучая мышь слышит эхо-сигналы, которые возвращаются, и сравнивает время между отправкой и возвратом сигнала и сдвигом частоты звука, чтобы сформировать карту своего окружения. Хотя ни одна летучая мышь не является полностью слепой, животное может использовать звук, чтобы «видеть» в абсолютной темноте.

Чувствительная природа ушей летучей мыши позволяет ей находить добычу и при пассивном прослушивании. Гребни ушей летучей мыши действуют как акустическая линза Френеля, позволяя летучей мыши слышать движение наземных насекомых и трепетание крыльев насекомых.

Как морфология летучей мыши помогает эхолокации

Некоторые из физических адаптаций летучей мыши видны. Морщинистый мясистый нос действует как мегафон для проецирования звука. Сложная форма, складки и складки наружного уха летучей мыши помогают ей воспринимать и направлять входящие звуки. Некоторые ключевые адаптации являются внутренними. Уши содержат многочисленные рецепторы, которые позволяют летучим мышам обнаруживать крошечные изменения частоты.

Мозг летучей мыши отображает сигналы и даже учитывает эффект Допплера, который летит оказывает на эхолокацию. Непосредственно перед тем, как летучая мышь издает звук, крошечные кости внутреннего уха отделяются, чтобы уменьшить слуховую чувствительность животного, поэтому она не оглушает себя. Как только мышцы гортани сокращаются, среднее ухо расслабляется, и уши могут получать эхо.

Типы эхолокации

Существует два основных типа эхолокации:

Эхолокация с низким рабочим циклом позволяет летучим мышам оценить свое расстояние от объекта на основе разницы между временем, когда излучается звук, и возвращением эха. Призыв летучей мыши к этой форме эхолокации является одним из самых громких звуков в воздухе, производимых любым животным.

Интенсивность сигнала колеблется от 60 до 140 децибел, что эквивалентно звуку, излучаемому детектором дыма на расстоянии 10 сантиметров. Эти звонки являются ультразвуковыми и, как правило, выходят за пределы человеческого слуха. Люди слышат в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, в то время как микробаты летают с 14 000 до 100 000 Гц.

Высокопроизводительный цикл эхолокации дает летучим мышам информацию о движении и трехмерном местонахождении добычи. Для этого типа эхолокации летучая мышь издает непрерывный вызов, прислушиваясь к изменению частоты возвращенного эха.

Летучие мыши избегают оглушать себя, испуская вызов за пределами своего частотного диапазона. Эхо ниже по частоте, попадая в оптимальный диапазон для их ушей. Крошечные изменения в частоте могут быть обнаружены. Например, подковообразная летучая мышь может обнаруживать различия в частоте до 0,1 Гц.

В то время как большинство звонков летучих мышей являются ультразвуковыми, некоторые виды испускают слышимые щелчки эхолокации. Пятнистая летучая мышь (Euderma maculatum) издает звук, похожий на два камня, ударяющих друг друга. Летучая мышь слушает задержку эха.

Вызовы летучих мышей являются сложными и обычно состоят из смеси вызовов с постоянной частотой (CF) и частотно-модулированной (FM). Высокочастотные вызовы используются чаще, потому что они предоставляют подробную информацию о скорости, направлении, размере и расстоянии добычи. Низкочастотные вызовы распространяются дальше и в основном используются для картирования неподвижных объектов.

Как мотыльки бьют летучих мышей

Бабочки являются популярной добычей для летучих мышей, поэтому некоторые виды разработали методы, чтобы победить эхолокацию. Тигровая моль (Bertholdia trigona) подавляет ультразвуковые звуки. Другой вид рекламирует свое присутствие, генерируя собственные ультразвуковые сигналы. Это позволяет летучим мышам идентифицировать и избегать ядовитых или неприятных жертв.

У других видов моли есть орган, называемый барабанной перепонкой, который реагирует на ультразвук, вызывая подергивание летящих мышц моли. Мотылек летит беспорядочно, поэтому летучей мыши сложнее поймать.

Другие невероятные чувства летучей мыши

В дополнение к эхолокации, летучие мыши используют другие чувства, недоступные для людей. Микробаты могут видеть при слабом освещении. В отличие от людей, некоторые видят ультрафиолетовый свет. Поговорка «слеп как летучая мышь» вообще не относится к мегабатам, поскольку эти виды видят так же, как и люди, лучше, чем люди.

Как птицы, летучие мыши могут чувствовать магнитные поля. В то время как птицы используют эту способность, чтобы чувствовать свою широту, летучие мыши используют ее, чтобы отличить север от юга.

Какой шум издают летучие мыши?

Производя звуки и прислушиваясь к полученному эхо, летучие мыши могут рисовать богатую картину своего окружения в полной темноте. Этот процесс, называемый эхолокацией, позволяет летучим мышам перемещаться без визуального ввода. Но как на самом деле звучат летучие мыши?

Летучих мышей можно различить по их звукам, которые имеют ультразвуковые частоты или слишком высокие, чтобы люди могли их слышать.

Сам вызов летучей мыши содержит различные компоненты — с частотой либо остается неизменным, либо меняется во времени.

Летучие мыши производят «щелчки» многими различными механизмами — включая использование их голосового ящика, генерирование звуков через их ноздри или щелкая языками.
Звуки летучих мышей могут быть записаны с помощью «детекторов летучих мышей», которые изменяют звуки на частоты, которые могут слышать люди.

Как летучие мыши звучат

Во время эхолокации большинство летучих мышей используют свои голосовые связки и гортань, чтобы производить звонки, почти так же, как люди используют свои голосовые связки и гортань, чтобы говорить. Разные виды летучих мышей имеют разные звуки, но в целом звуки летучих мышей описываются как «щелчки». Однако когда эти звуки замедляются, они больше похожи на птичий щебет и имеют тенденцию иметь заметно разные тоны.

Некоторые летучие мыши вообще не используют свои голосовые связки для совершения звонков, а вместо этого щелкают языком или издают звук из ноздрей. Другие летучие мыши производят щелчки, используя свои крылья. Интересно, что точный процесс, с помощью которого летучие мыши щелкают своими крыльями, все еще обсуждается. Неясно, является ли звук результатом хлопания крыльев, щелчков костей в крыльях или ударов крыльев по телу летучей мыши.

Ультразвуки

Летучие мыши производят ультразвуковые звуки, что означает, что звуки существуют на частотах выше, чем люди могут слышать. Люди могут слышать звуки от 20 до 20000 Гц. Звуки летучих мышей обычно в два-три раза выше, чем верхний предел этого диапазона.
У ультразвуковых звуков есть несколько преимуществ:

Ультразвуковые звуки с меньшей длиной волны делают их более вероятными отскакивать от летучей мыши, а не дифрагировать или огибать объекты.

Ультразвуковые звуки требуют меньше энергии для производства.

Ультразвуковые звуки быстро рассеиваются, поэтому летучая мышь может отличить «более новые» от «более старых» звуков, которые все еще могут звучать в этой области.

Вызовы летучих мышей содержат компоненты с постоянной частотой (имеющие одну заданную частоту во времени) и компоненты с частотной модуляцией (имеющие частоты, которые меняются со временем). Частотно-модулированные компоненты сами по себе могут быть узкополосными (состоящими из небольшого диапазона частот) или широкополосными (состоящими из широкого диапазона частот).

Читать еще:  Летучая мышь название

Летучие мыши используют комбинацию этих компонентов, чтобы понять их окружение. Например, компонент с постоянной частотой может позволить звуку двигаться дальше и длиться дольше, чем компоненты с частотной модуляцией, что может помочь в определении местоположения и текстуры цели.

В большинстве вызовов летучих мышей преобладают компоненты с частотной модуляцией, хотя у некоторых есть вызовы, в которых преобладают компоненты с постоянной частотой.

Как записать звуки летучих мышей

Хотя люди не могут слышать звуки, издаваемые летучими мышами, детекторы летучих мышей могут. Эти детекторы оснащены специализированными микрофонами, способными записывать ультразвуковые звуки, и электроникой, способной транслировать звук так, чтобы он был слышен человеческим ухом.

Вот некоторые методы, которые эти детекторы летучих мышей используют для записи звуков:
Гетеродининг: Гетеродининг смешивает поступающий звук летучей мыши с аналогичной частотой, что приводит к «удару», который могут слышать люди.

Частотное разделение. Как указывалось выше, звуки летучих мышей имеют частоты, которые в два-три раза выше верхнего предела, который могут слышать люди. Детекторы с частотным разделением делят звук летучей мыши на 10, чтобы звук находился в пределах слышимости человека.

Расширение времени: более высокие частоты происходят с более высокими скоростями. Детекторы расширения времени замедляют поступающий звук летучей мыши до частоты, которую люди могут слышать, обычно также в 10 раз.

Как летучие мыши «видят» ушами?

В 1793 году итальянский учёный Лазаро Спалланцани обнаружил удивительный факт. Он выяснил, что две ночные летуньи — сова и летучая мышь — ведут себя совершенно по-разному, когда оказываются в абсолютно тёмной комнате. Первая даже не делает попыток взлететь, зато вторая — уверенно порхает, как будто зрение ей ни к чему. Учёный окончательно убедился в этом, когда заклеил летучей мыши глаза.

Через год второй учёный — швейцарец Шарль Жюран — повторил и подтвердил опыты Спалланцани. А также выяснил кое-что новое. Оказалось, что мышь по-настоящему «ослепла» лишь после того, как ей залили воском уши. Неужели для ориентации в темноте этот зверёк пользуется слухом?

«Летит летучая мышь в темноте и со всего разгону врезается в стену.
Сидит внизу, почесывая голову:
— Блин, я с этим плеером когда-нибудь убьюсь».

Вот только каким образом можно «услышать» неподвижное препятствие вроде стены? Непонятно. Недаром выводы Жюрана остальное научное сообщество всерьёз не приняло.

Монтегю, 1809:
«Чтобы согласиться с заключениями, которые Жюрин черпает из своих опытов, что уши летучих мышей для них более существенны, чем глаза, при обнаружении предметов, требуется больше веры и меньше философского смысла, чем можно было бы ожидать от зоолога-философа, которого можно было бы спросить, если летучие мыши видят своими ушами, то слышат они своими глазами?»

Крупный авторитет среди натуралистов — француз Жорж Кювье — и вовсе заявил, что эксперимент Жюрина был слишком жесток. Мол, воск в ушах зверьков не просто лишал их слуха, но и производил общий травмирующий эффект, отчего те и становились беспомощными.

Взамен Кювье выдвинул другую — вроде бы более логичную — гипотезу. По его мнению, летучие мыши обладают неким шестым чувством — т.н. осязанием на расстоянии, и способны ориентироваться по отражаемым от препятствий потокам воздуха. Как и в случае с «теорией катастроф» (альтернативой эволюционной теории Ламарка), великий натуралист ошибся.

Впрочем, выяснилось это лишь в начале ХХ века.

В 1912 году британский изобретатель Хайрем Стивенс Максим (тот самый, что создал одноименный пулемёт) был, как и многие, потрясён катастрофой лайнера «Титаник». Тогда он предложил использовать во время плавания метод эхолокации, чтобы по отражённым звуковым сигналам можно было бы предупредить столкновение корабля с крупным препятствием вроде айсберга. Одновременно Максим высказал мысль, что, скорее всего, подобным способом пользуются и летучие мыши. Правда, он предполагал, что для ориентации эти зверьки посылают в пространство инфразвуки (звуки неслышимого низкого регистра), которые издают с помощью взмахов крыльев.

В 1920 году идею Максима поддержал британский нейрофизиолог Х. Хартридж с уточнением, что «эхолот» летучей мыши «работает», скорее, не на инфра-, а на ультразвуках (т.е. в неслышимом верхнем регистре).

Однако экспериментально эти догадки были подтверждены лишь в 1938 году, благодаря двум сотрудникам Гарвардского университета — физику Джорджу Пирсу и его студенту Дональду Гриффину. Пирс разработал электронный аппарат, способный улавливать ультразвуки, а Гриффин додумался поднести к устройству клетку с летучими мышами. Из динамиков раздался оглушительный треск. Оказалось, что ночные охотницы не так бесшумны, как казалось.

Ян Линдблад «В краю гоацинов»:
«Включаешь свет — тотчас начинают мелькать тысячи крыльев. И происходит нечто неожиданное: температура воздуха в пещере быстро поднимается от всей этой бурной деятельности! Мы слышим только шелест крыльев, на самом же деле в подземной обители звучит чудовищный хор; хорошо, что частоты от 30 тыс. до 100 тыс. герц не воспринимаются человеческим ухом».

Гриффин и Пирс занялись летучими мышами вплотную и сделали ещё немало открытий. Например, они выяснили, что зверьки теряют способность ориентироваться, когда их лишают не только слуха, но и возможности его издавать.

В общих чертах «эхолокатор» рукокрылых работал так. В полёте летучая мышь издаёт тончайшие ультразвуковые писки. Посланный сигнал отражается от препятствия, улавливается ушами, и по времени его задержки зверёк определяет расстояние до предмета. Чем ближе предмет, тем больше частота посылаемых сигналов — мышь, как бы, наводит «резкость».

Анализатор ультразвуков у рукокрылых поражает своей точностью и скоростью обработки. Во-первых, летучие мыши должны отличать свои сигналы от посторонних звуков. Во-вторых, они способны уловить своим звуковым «сканером» даже проволоку толщиной не более миллиметра. Да что там проволоку — муху, которая к тому же ещё и движется!

Дэвид Эттенборо «Жизнь на Земле»:
«Под сводом пещеры их кружилось, бесспорно, несколько сотен тысяч, будто черный буран. И каждая, наверно, при этом работала своим сонаром. Как же их сигналы не пересекались друг с другом, не искажались, не гасились? Каким образом животные так быстро реагировали на получаемую информацию и избегали столкновений при такой скорости? Находясь там, своими глазами видишь, какие необъятной сложности задачи решает навигация с помощью эхолокации».

Есть у эхолокации и свои недостатки. Во-первых, звук на больших расстояниях рассеивается. Поэтому своё постоянное жилище (будь то клетка или пещера) мыши сначала подробно «сканируют», а потом обычно пользуются полученной картиной по памяти. Например, когда учёные меняли расположение дверцы в клетке, то зверьки какое-то время по привычке тыкались в старый выход, пока не замечали неладное.

Также известно, что звуки хорошо глушатся мягкими шероховатыми поверхностями. Поэтому многие ночные бабочки имеют мохнатое тельце — трудноразличимое для «сонара» рукокрылых. Возможно, по этой же причине летучие мыши нередко запутываются в пышных женских причёсках.

Есть у этих зверьков ещё одна проблема. Если вы посмотрите на галерею разных видов рукокрылых в анфас, то скорее всего, решите, что эти страшные химеры слетели прямиком с картин Босха. Зачем летучим мышам большие уши, понятно. А вот зачем им такие уродливые носы — с наростами и самой причудливой формы?

Читать еще:  Крыса фото и описание

Дело в том, что когда добыча попадает летучей мыши в рот, она на какое-то время лишается возможности пищать. Поэтому многие рукокрылые стали использовать нос в качестве дополнительного резонатора. Кроме того, у каждого вида свой нос и свой звук, что, согласитесь, тоже немаловажно. Недаром названия некоторых видов весьма красноречивы — щелеморд, подковонос, гладконос, копьенос и даже складчатомордый листонос.

К слову, глазки у рукокрылых хоть и маленькие, но далеко не лишние. Как бы совершенна ни была эхолокация, при наличии света зверьки предпочитают полагаться и на зрение. Когда в 1946 году биолог А. Кузякин выпустил летучих мышей днём, то половина из них начала биться в стекло со слепотой мухи. Когда же глаза им закрыли, эхолокатор заработал на полную мощь и ошибаться зверьки перестали.

Далеко не все рукокрылые имеют развитую эхолокацию. В первую очередь, это зависит от способа питания. Наиболее сложные и высокочастотные сигналы издают насекомоядные летучие мыши, ведущие активную охоту. У менее активных подковоносов частота и длина ультразвука поменьше. Эти мыши охотятся как бы из «засады» — висят на ветке и «сканируют» окружающее пространство в поисках добычи. И уж после того, как цель обнаружена, бросаются за ней в погоню.

Есть среди летучих мышей и рыбоядные, обитающие в Южной Америке. Их летательная перепонка до хвоста не доходит. Она заканчивается в районе коленей, оставляя когтистые задние лапы свободными. С помощью их мышь и ловит свою рыбу. По поводу того, какую роль играет в ночной рыбалке эхолокатор, учёные долго спорили и в итоге решили, что он реагирует, прежде всего, на всплески воды и вынырнувших на поверхность рыб.

Самые же слабые эхолокаторы принадлежат таким разным по способу питания рукокрылым, как вегетарианцы и кровососы.

Писк в ушах: об истории эхолокации у летучих мышей

Как у летучих мышей работает «шестое чувство», какие предатели висят на родословном дереве рукокрылых и для чего специалистам по летучим мышам понадобилось сравнение улиток, рассказывает Indicator.Ru.

Темная история рукокрылых

«Всеобщая неправильность и чудовищность, замеченная в организме летучей мыши, безобразные аномалии в устройстве чувств, допускающие гадкому животному слышать носом и видеть ушами, — все это, как будто нарочно, приноровлено к тому, чтобы летучая мышь была символом душевного расстройства и безумия», — писал об этих загадочных животных натуралист Альфонс Туссенель. Неудивительно, что эти, как он называл их, «химеры, чудовищные, невозможные существа» с экстрасенсорными или даже колдовскими, по мнению наших предков, способностями всегда привлекали внимание естествоиспытателей.

С тех пор как Ладзаро Спалланцани и его коллеги в 1798 году показали, что летучие мыши используют звук для ориентации в полной темноте и не нуждаются для этого ни в зрении, ни в осязании воздушных потоков, механизмы эхолокации были подробно изучены. В 1912 году Хайрем Максим впервые выдвинул предположение, что летучие мыши создают сигналы, неразличимые человеческим ухом, с помощью крыльев. Правда, по его мнению, это был инфразвук с частотой 15 Гц. Первым догадался об ультразвуке англичанин Хартридж, решивший воспроизвести опыты Спалланцани в 1920 году, а подтвердили его правоту биоакустик Дональд Гриффин (он-то и придумал термин), нейробиолог Роберт Галамбос и физик Джордж Пирс. Кстати, интересно, что, с древности шарахаясь от летучих мышей, кита-то наши предки и не приметили: первое серьезное исследование эхолокации китообразных провели только через два десятилетия после работ Гриффина, Галамбоса и Пирса.

Много писка из ничего

Систематически же картина тоже оставалась довольно логичной и стройной. Всего рукокрылых насчитывается более 1260 видов, которые объединяются в 21 семейство. Всех их подразделяли на более крупных и в большинстве своем «молчаливых» в ультразвуковом диапазоне крыланов (подотряд Megachiroptera и его единственное семейство Pteropodidae) и более мелких, но почти поголовно пользующихся эхолокацией летучих мышей (Microchiroptera, куда входили все остальные семейства). Между двумя подотрядами находили и другие различия, в целом же внутри каждого из них не было особенных противоречий. Хотя у некоторых крыланов и есть способность к эхолокации, все же она совсем другого типа, щелчкового, так что в целом получалось ровненькое и гладенькое родословное древо, буквально без сучка, без задоринки.

Фото: Anton 17/Wikimedia Commons

Казалось бы, в такой изученной области больше нечего делать. А потом «пришли генетики и все испортили»: исследование митохондриальной ДНК и сцеплений ядерных генов, а затем и полногеномные анализы выявили надсемейство сепаратистов, Rhinolophidae, которое ну никак не могло усидеть на одной ветви филогенетического древа с остальными Microchiroptera и неуклонно стремилось висеть поближе к крыланам (Pteropodidae). Молекулярные биологи уступили им и решили объединить их в подотряд Yinpterohiroptera, а всех остальных отправили в новый подотряд Yangohiroptera. И все бы ничего, сиди эти непокорные ринолофиды там молча: так нет же, они, предатели, пищат ультразвуком, который издает их гортань, чего крыланы делать не умеют. Эта картина вносит смуту в стройные ряды хироптерологов: одни защищают сумасбродных сепаратистов и пытаются понять, не могла ли эхолокация возникнуть у рукокрылых дважды, другие убеждают, что раньше пищать в ультразвуковом диапазоне могли предки всех ныне живущих видов, а после некоторые утратили эту способность, третьи вспоминают Onychonycteris finneyi — древнейшую из ископаемых форм, обитавшую в раннеэоценовых лесах на территории современного Вайоминга 52,5 млн лет назад и не умевшую ориентироваться с помощью ультразвука.

Nobu Tamura/Wikimedia Commons

Почему у тебя такие большие внутренние уши?

Чтобы положить конец этим спорам, ученые из Китая и Ирландии прибегли к помощи одного из самых красивых законов живого мира, биогенетическому закону Мюллера — Геккеля, согласно которому каждое живое существо в ходе индивидуального развития (онтогенеза) проходит основные стадии и ступени, которые преодолели его предки в процессе эволюции (филогенеза). Конечно, эмбриональное развитие гораздо более сложный и многоплановый процесс, чем «краткий пересказ предыдущих серий», и разные органы зародыша могут даже одновременно развиваться в разные стороны, движимые генами-дирижерами. Но, чтобы посмотреть на то, были ли у предков организма некие черты, которых он сам лишен, вполне логично обратить внимание на то, как изменяется его эмбрион. Раздел науки, который наиболее полно может наблюдать все эти стадии превращений у млекопитающих, называется сравнительной эмбриологией (ее основы закладывал еще немец, впрочем обрусевший, Карл Бэр).

Какие органы летучих мышей можно назвать «ответственными» за эхолокацию? Те, которые помогают производить ультразвук (гортань), и те, которые его улавливают (органы слуха). Видам, которые пользуются эхолокацией, свойственны более крупные размеры улитки — заполненной жидкостью части перепончатого лабиринта, той самой части внутреннего уха, которая помогает нам воспринимать звуки, преобразовывать их в нервный импульс и передавать в головной мозг. Отношение ширины улитки к ширине основания черепа очень сильно коррелирует с умением «видеть ушами».

Как мыши улитками мерялись

В описанном в Nature Ecology & Evolution исследовании ученые сравнили эти показатели у эмбрионов двух видов рукокрылых, не использующих эхолокацию с помощью органов гортани, пяти видов, использующих ее, и пяти видов других млекопитающих, не обладающих внутренним сонаром (кот, мышь, кролик, крыса и еж). Если удастся увидеть сходства в эмбриональном развитии улиток птероподид и летучих мышей с эхолокацией, которые будут отличать их всех от остальных млекопитающих, значит, крыланы просто утратили свое «шестое чувство», которое, видимо, забирало у них больше энергии, чем приносило пользы, а если похожи будут крыланы и другие «молчаливые» на высоких частотах млекопитающие, то, возможно, пользоваться сонаром они никогда и не могли. В таком случае следовало признать, что, скорее всего, непокорные ринолофиды развили эту способность независимо от всех остальных летучих мышей.

Читать еще:  Крыса самец фото

Сравнение с помощью рентгена показало, что разница между рукокрылыми с сонаром и двумя не слышащими и не издающими ультразвук видами была минимальна на первых стадиях развития плода. На последующих этапах сходство уменьшилось, и улитки крыланов приблизились по своим характеристиками к улиткам млекопитающих, которые не обладают эхолокацией с использованием гортани. А это еще один заметный довод в пользу того, что этот тип эхолокации у летучих мышей не возникал дважды, а был утрачен некоторыми видами. Причиной лишения этой способности могла стать ее невыгодность: возможно, крыланы справлялись и без нее, не тратя уйму лишней энергии на такой сложный механизм ориентирования в пространстве. Некоторые виды даже активны в дневное время суток, а когда вокруг светло, «шестое чувство», помогающее не врезаться в дерево, и вовсе ни к чему.

В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух

Рис. 1. Интерес к тому или иному исследованию рождается порой из превосходно сделанной фотографии. Фото из журнала Science

Зоологи изучили охотничье поведение летучих мышей в условиях антропогенного шумового загрязнения. Они показали, что мыши в ситуации постороннего шума не только ориентируются на слух, как они делают обычно, но начинают больше пользоваться эхолокацией. Такая смена поведенческих реакций помогает животным быстро адаптироваться к новым условиям, навязанным человеком.

В качестве иллюстрации одной из своих статей журнал Science поместил изумительную картинку — она сразу привлекла мое внимание: летучая мышь с хищным взглядом и жадно нацеленными когтями налетает с раскрытой зубастой пастью на доверчивую лягушку (рис. 1). Мимо такой фотографии пройти невозможно, нужно разобраться, что это за мышь и почему она набрасывается на лягушку.

Как выяснилось, летучим мышам и лягушкам посвятили свою работу зоологи из Смитсоновского института тропических исследований в Панаме, представляющие также и другие научные организации. Они задались вопросом: как влияет на поведение животных-слухачей так называемое шумовое загрязнение, то есть шум, порождаемый разнообразной человеческой деятельностью (дороги, города, заводы и т. п.)? Ведь есть много видов животных, поведение которых построено на тонком различении звуков. Среди таких видов — птицы и некоторые летучие мыши, например излюбленный объект поведенческих исследований бахромчатогубый листонос Trachops cirrhosus (рис. 2).

Рис. 2. Бахромчатогубый листонос поймал лягушку. Он охотится, ориентируясь на лягушачьи «песни»: чем они громче, тем удачнее будет охота. Кроме того, в охоте ему помогают и дополнительные ориентиры, такие как рябь на воде, которая поднимается, когда «певец» ныряет в поисках спасения (см. W. Halfwerk et al., 2014. Risks of multimodal signaling: bat predators attend to dynamic motion in frog sexual displays). Фото с сайта nat-geo.ru

Эти летучие мыши охотятся на лягушек, определяя их местоположение по громким лягушачьим песням. Очевидно, что если вокруг шумно, как это бывает в поселениях человека или близко к ним, то листоносам существенно труднее охотиться. Поэтому ученые поставили несколько простых экспериментов, чтобы выяснить, насколько листоносам мешает шум и как они к нему приспосабливаются.

В экспериментах использовали модель лягушки с встроенным динамиком, который проигрывал лягушачью песню. Кроме голосовых возможностей у этой модели была предусмотрена еще и способность раздувать горло. Именно за счет этих движений лягушка издает звуки. Статичная модель просто квакала, а динамичная — раздувала горло с требуемой частотой. Летучим мышам предлагали поохотиться на такие модели — статичные и динамичные. При этом измеряли время до начала охотничьего полета и от начала полета до обнаружения «добычи», регистрировали ультразвуковые сигналы листоносов, а также отмечали, какую из двух предложенных моделей, статичную или динамичную, мыши выбрали. Эксперименты проводились либо в тишине, либо в условиях шумового загрязнения.

Как и следовало ожидать, при включении маскирующего шума мышам требовалось несколько больше времени, чтобы определить направление поиска, исходя из времени задержки между началом звучания и началом полета: мыши дольше задерживались на своем насесте (рис. 3, А, C). Однако сам полет в шумных условиях продолжался столько же времени, сколько и в тишине (рис.3, В). Значит, для удачной охоты главное — определить местоположение добычи. При этом мыши примерно в два раза чаще находили динамичную модель, чем статичную (рис. 3, D).

Рис. 3. Различные параметры охотничьего поведения летучих мышей в условиях шумового загрязнения (masking) и в тишине (non-masking), c учетом и воздействия природного звукового окружения (оранжевые столбики, clutter). Сравнивались характеристики поведения: время до начала полета (A, C), число эхолокационных сигналов (В), число атак на статичные и динамичные модели (D). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Исследователи предположили, что это происходит потому, что охотники ориентируются на свою эхолокационную информацию. Эту гипотезу подтвердили, измерив время до начала атаки на статичную и на динамичную модели (рис. 3, D) и сравнив картину эхолокации в условиях шумового загрязнения и в тишине (рис. 3, В). Число эхолокационных поисковых сигналов в шумных экспериментах действительно возросло (рис. 3, В), и частота этих сигналов соответствовала частоте движения лягушачьего горла. Более того, обнаружение динамичной модели требовало меньше времени, чем статичной, то есть в этом случае мышь легче справлялась с поисковой задачей. Следовательно, как заключили ученые, летучие мыши в условиях, навязанных присутствием человека, сменили тактику и стали полагаться больше не на слух, а на эхолокацию. Именно за счет смены поведенческих приемов они адаптируются к новым для себя условиям.

Хотя работа вроде бы простая и больше смахивает на отвлеченные игры ученых, публикация заслужила место в высокорейтинговом журнале из-за превосходной картинки и актуальности антропогенной тематики в целом. Но нужно понимать, что адаптации за счет смены поведенческих стратегий — это исключительно важный вопрос в эволюционных исследованиях. Морфологическая подгонка происходит медленно, а поведение может меняться существенно быстрее, помогая виду так или иначе приспособиться к новым обстоятельствам жизни. Новые формы поведения дают отсрочку при резкой смене условий, такой, какую мы наблюдаем (и создаем) в течение всей послеледниковой эпохи.

Источник: D. G. E. Gomes, R. A. Page, I. Geipel, R. C. Taylor, M. J. Ryan, W. Halfwerk. Bats perceptually weight prey cues across sensory systems when hunting in noise // Science. 2016. V. 353. P. 1277–1280.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector
×
×