Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эхолокационные (или эхолокационные ) системы животных, такие как человеческие радарные системы , чувствительны к помехам, известным как подавление эхолокации или подавление сонара. Заземление происходит, когда нецелевые звуки мешают эхо-сигналу цели. Заклинивание может быть целенаправленным или случайным и может быть вызвано самой эхолокационной системой, другими эхолокационными животными, добычей или людьми. Эхолокационные животные эволюционировали, чтобы свести к минимуму заклинивание; однако поведение избегания эхолокации не всегда бывает успешным.

Самоуничтожение [ править ]

Эхолокационные животные могут заклинивать себя разными способами. Летучие мыши, например, издают одни из самых громких звуков в природе [1], а затем сразу же прислушиваются к эхо, которое в сотни раз слабее, чем звуки, которые они издают. [2] Чтобы не оглохнуть, всякий раз, когда летучая мышь издает эхолокационное излучение, небольшая мышца в среднем ухе летучей мыши ( стремечковая мышца) зажимает мелкие кости, называемые косточками , которые обычно усиливают звуки между барабанной перепонкой и улиткой . [3] Это снижает интенсивность звуков, которые летучая мышь слышит в это время, сохраняя чувствительность слуха к эхо-сигналу цели.

Заклинивание может произойти, если животное все еще издает звук, когда возвращается эхо, например, от ближайшего объекта. Летучие мыши избегают этого типа заклинивания, издавая короткие звуки продолжительностью от 3 до 50 мс при поиске добычи или навигации. [4] Летучие мыши издают все более короткие звуки, вплоть до 0,5 мс, чтобы избежать самоуничтожения при эхолокации целей, к которым они приближаются. [5] Это связано с тем, что эхо от ближайших целей вернется к летучей мыши раньше, чем звуки от удаленных целей.

Другая форма глушения возникает, когда эхолокационное животное последовательно издает множество звуков и приписывает эхо неправильному излучению. Чтобы избежать этого типа помех, летучие мыши обычно ждут достаточно времени, чтобы эхо вернулось от всех возможных целей, прежде чем издать следующий звук. Это хорошо видно, когда летучая мышь нападает на насекомое. Летучая мышь издает звуки с более короткими временными интервалами, но всегда дает достаточно времени для того, чтобы звуки добрались до цели и обратно. [6] Другой способ, которым летучие мыши преодолевают эту проблему, - это воспроизведение последовательных звуков с уникальной частотно-временной структурой. [7] Это позволяет летучим мышам обрабатывать эхо от нескольких излучений одновременно и правильно назначать эхо своему излучению, используя его частотно-временную сигнатуру.

Помехи другими системами эхолокации [ править ]

Как и электрические рыбы , эхолокационные животные восприимчивы к помехам от других животных того же вида, излучающих сигналы в окружающей среде. [8] Чтобы избежать таких помех, летучие мыши используют стратегию, также используемую электрическими рыбами, чтобы избежать этих помех: поведение, известное как реакция избегания помех (JAR). [8] В JAR одно или оба животных изменяют частоту своих звуков в сторону от частоты звуков другого животного. [8] [9] Это дает каждому животному уникальную полосу частот, в которой не будет помех. Летучие мыши могут выполнить эту настройку очень быстро, часто менее чем за 0,2 секунды. [9]

Большие коричневые летучие мыши могут избежать заклинивания, если на какое-то время будут молчать, преследуя другую эхолокационную большую коричневую летучую мышь. [10] Это иногда позволяет молчаливой летучей мыши поймать добычу в соревновательных ситуациях за кормом.

Заклинивание добычей [ править ]

Бабочка Bertholdia trigona - единственное животное в природе, которое, как известно, подавляет эхолокацию своего хищника.

Многие тигровые бабочки производят ультразвуковые щелчки в ответ на эхолокационные крики, которые летучие мыши используют при нападении на добычу. [11] Для большинства видов тигровой моли эти щелчки предупреждают летучих мышей о том, что они содержат токсичные соединения, которые делают их неприятными. [12] Тем не менее, тигровая моль Bertholdia trigona производит щелчки с очень высокой скоростью (до 4500 в секунду), чтобы подавить эхолокацию летучих мышей. [13] Заклинивание - самая эффективная защита от летучих мышей, когда-либо задокументированных, при этом заклинивание приводит к десятикратному снижению успешности поимки летучих мышей в полевых условиях. [14]

История [ править ]

Возможность того, что мотыльки затормаживают эхолокацию летучих мышей, возникла с отчетом об эксперименте, опубликованным в 1965 году Дороти Даннинг и Кеннетом Родером. [15] Щелчки мотылька воспроизводились через громкоговоритель, когда летучие мыши пытались поймать мучных червей, катапультированных в воздух. Щелчки мотылька заставляли летучих мышей уклоняться от мучных червей, но звуки эхолокации, воспроизводимые через динамик, не делали этого, заставляя авторов заключить, что щелчки бабочек сами по себе отговорили летучих мышей. Однако позже было установлено, что щелчки мотылька воспроизводились на неестественно громком уровне, что делает этот вывод недействительным. [16]

В последующие годы Даннинг провел дальнейшие эксперименты, чтобы показать, что щелчки мотылька служат предупреждением. [16] То есть они сообщают летучим мышам, что бабочки токсичны, поскольку многие бабочки накапливают токсичные химические вещества из своих растений-хозяев, как гусеницы, и удерживают их в своих тканях в течение всего взрослого периода. Родер согласился с выводами Даннинга. [17]

Джеймс Фаллард и его коллеги опубликовали результаты в 1979, [18] и 1994 [19], аргументируя гипотезу глушения, основанную на акустических характеристиках щелчков мотылька, однако эта гипотеза все еще широко обсуждалась в литературе того времени. [12] [20] [21]

В 1990-х годах были проведены эксперименты по трансляции щелчков мышам, выполняющим эхолокационные задачи на платформе [22], и с помощью нейрофизиологических методов [23], чтобы продемонстрировать вероятный механизм глушения. Исследователи пришли к выводу, что большинство тигровых бабочек не издают звука, достаточного для того, чтобы заглушить сонар летучих мышей.

Первое исследование, убедительно продемонстрировавшее, что летучие мыши варят моли, было опубликовано в 2009 году исследователями из Университета Уэйк Форест. [13] В этом исследовании большие коричневые летучие мыши были выращены в неволе, чтобы убедиться, что у них не было опыта щелканья добычей, и обучены атаковать бабочек, привязанных к тонкой линии, прикрепленной к потолку в помещении для полета. В течение девятидневного эксперимента летучие мыши атаковали контрольных мотыльков без щелчка и щелкающих Bertholdia trigona - бабочек, выбранных за их необычные способности к щелчкам. Летучие мыши испытывали значительные трудности с улавливанием щелкающих мотыльков по сравнению с бесшумными контрольными животными и ели B.мотыльков, когда у них была возможность, тем самым опровергнув гипотезу о том, что щелчки предупреждали летучих мышей о токсичности бабочек. Щелчки мотылька также нарушили стереотипный паттерн эхолокации летучих мышей, подтвердив функцию глушения щелчков.

Люди давят на животных [ править ]

Люди могут намеренно или случайно затормозить эхолокационных животных. В последнее время были предприняты усилия по разработке средств защиты от акустических помех, чтобы не допустить попадания летучих мышей в здания или мосты или для удержания летучих мышей подальше от ветряных турбин, где происходит большое количество смертей. [24] Эти сдерживающие факторы снижают активность летучих мышей на небольшой территории. Однако распространение акустических сдерживающих факторов на большие объемы для таких применений, как удержание летучих мышей подальше от ветряных турбин, затруднено из-за высокого атмосферного ослабления ультразвука .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Surlykke, А; Калко, ЭК (2008). «Летучие мыши-эхолоты громко кричат, чтобы обнаружить свою добычу» . PLOS ONE . 3 (4): e2036. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.2036S . DOI : 10.1371 / journal.pone.0002036 . PMC  2323577 . PMID  18446226 .
  2. ^ Удар, SA; Дж. А. Симмонс (1984). «Автоматическая регулировка усиления в приемнике сонара летучей мыши и нейроэтология эхолокации» . Журнал неврологии . 4 (11): 2725–37. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.04-11-02725.1984 . PMC 6564721 . PMID 6502201 .  
  3. ^ Henson OW, Jr (1965). «Активность и функция мышц среднего уха у летучих мышей-эхолокаторов» . Журнал физиологии . 180 (4): 871–887. DOI : 10.1113 / jphysiol.1965.sp007737 . PMC 1357428 . PMID 5880367 .  
  4. ^ Гриффин, Дональд Р .; Webster, Frederic A .; Майкл, Чарльз Р. (1960). «Эхолокация летающих насекомых летучими мышами». Поведение животных . 8 (3–4): 141–154. CiteSeerX 10.1.1.588.6881 . DOI : 10.1016 / 0003-3472 (60) 90022-1 . 
  5. ^ Thomas, Jeanette A .; Мосс, Синтия Ф .; Фатер, Марианна, ред. (2004). Эхолокация у летучих мышей и дельфинов . Чикаго: Издательство Чикагского университета. С. 22–26. ISBN 978-0226795980.
  6. ^ Elemens, Коэн PH; А.Ф. Мид; Л. Якобсен; Дж. М. Рэтклифф (2011). «Сверхбыстрые мышцы устанавливают максимальную скорость вызова у эхолокационных летучих мышей». Наука . 333 (6051): 1885–1888. Bibcode : 2011Sci ... 333.1885E . DOI : 10.1126 / science.1207309 . PMID 21960635 . S2CID 20477395 .  
  7. ^ Hiryu, S .; Бейтс, Мэн; Simmons, JA; Рикимару, Х. (2010). «Летучие мыши-эхолоты FM меняют частоты, чтобы избежать неоднозначности широковещательного эха в беспорядке» . Труды Национальной академии наук . 107 (15): 7048–7053. Bibcode : 2010PNAS..107.7048H . DOI : 10.1073 / pnas.1000429107 . PMC 2872447 . PMID 20351291 .  
  8. ^ a b c Улановский, Н .; Фентон, МБ; Цоар, А .; Корин, К. (2004). «Динамика избегания глушения у эхолокационных летучих мышей» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 271 (1547): 1467–1475. DOI : 10.1098 / rspb.2004.2750 . PMC 1691745 . PMID 15306318 .  
  9. ^ a b Гиллам, Э. Н; Улановский, Н .; Маккракен, Г. Ф (2007). «Быстрое устранение помех в биосонаре» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 274 (1610): 651–660. DOI : 10.1098 / rspb.2006.0047 . PMC 2197216 . PMID 17254989 .  
  10. ^ Chiu, C .; Xian, W .; Мосс, CF (2008). «Полет в тишине: летучие мыши, ведущие эхолокацию, перестают издавать звуки, чтобы избежать помех сонара» . Труды Национальной академии наук . 105 (35): 13116–13121. Bibcode : 2008PNAS..10513116C . DOI : 10.1073 / pnas.0804408105 . PMC 2529029 . PMID 18725624 .  
  11. Перейти ↑ Barber, JR (2006). «Тигровая моль реагирует на имитацию атаки летучей мыши: время и рабочий цикл». Журнал экспериментальной биологии . 209 (14): 2637–2650. DOI : 10,1242 / jeb.02295 . PMID 16809455 . S2CID 11687445 .  
  12. ^ а б Христов Н.И. WE Коннер (2005). «Звуковая стратегия: акустический апосематизм в гонке вооружений« летучая мышь – тигровая моль »». Naturwissenschaften . 92 (4): 164–169. Bibcode : 2005NW ..... 92..164H . DOI : 10.1007 / s00114-005-0611-7 . PMID 15772807 . S2CID 18306198 .  
  13. ^ а б Коркоран, Аарон Дж .; JR Barber; WE Коннер (2009). "Тигровая моль затыкает эхолот летучей мыши" Наука . 325 (5938): 325–327. Bibcode : 2009Sci ... 325..325C . DOI : 10.1126 / science.1174096 . PMID 19608920 . S2CID 206520028 .  
  14. ^ Коркоран, Аарон Дж .; WE Коннер (2012). «Глушение гидролокатора в поле: эффективность и поведение уникальной защиты жертвы». Журнал экспериментальной биологии . 215 (24): 4278–4287. DOI : 10,1242 / jeb.076943 . PMID 23175526 . S2CID 16169332 .  
  15. ^ Даннинг, округ Колумбия; Roeder, KD (1965). «Звуки мотылька и поведение летучих мышей при ловле насекомых». Наука . 147 (3654): 173–174. Bibcode : 1965Sci ... 147..173D . DOI : 10.1126 / science.147.3654.173 . PMID 14220453 . S2CID 12047544 .  
  16. ^ a b Даннинг, Дороти К. (1968). «Предупреждающие звуки бабочек» . Zeitschrift für Tierpsychologie . 25 (2): 125–138. DOI : 10.1111 / j.1439-0310.1968.tb00008.x (неактивен 2021-01-14). PMID 5693332 . CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
  17. Перейти ↑ Roeder, Kenneth D. (1967). Нервные клетки и поведение насекомых (Rev. ed., 1. Harvard Univ. Press, softback ed.). Кембридж, Массачусетс [ua]: Harvard Univ. Нажмите. ISBN 978-0674608016.
  18. ^ Фуллард, Джеймс Н .; Фентон, М. Брок; Симмонс, Джеймс А. (1979). «Глушащая эхолокация летучих мышей: щелчки мотыльков». Канадский зоологический журнал . 57 (3): 647–649. DOI : 10.1139 / z79-076 .
  19. ^ Фуллард, JH; Simmons, JA; Saillant, PA (1994). «Глушащая эхолокация летучих мышей: тигровая моль Cycnia tenera умножает свои щелчки на крики конечной атаки большой коричневой летучей мыши Eptesicus fuscus» . Журнал экспериментальной биологии . 194 (1): 285–98. PMID 7964403 . 
  20. ^ Surlykke, Annemarie; Миллер, Ли А. (1985). «Влияние щелчков мотылька на эхолокацию летучих мышей; глушение или предупреждение?». Журнал сравнительной физиологии А . 156 (6): 831–843. DOI : 10.1007 / BF00610835 . S2CID 25308785 . 
  21. ^ Рэтклифф, JM; Дж. Х. Фуллард (2005). «Адаптивная функция тигровой моли против эхолокационных летучих мышей: экспериментальный и синтетический подход». Журнал экспериментальной биологии . 208 (24): 4689–4698. DOI : 10,1242 / jeb.01927 . PMID 16326950 . S2CID 22421644 .  
  22. ^ Миллер, Ли А. (1991). «Щелчки мотылька могут снизить точность различения разницы дальностей при эхолокации больших коричневых летучих мышей, Eptesicus fuscus». Журнал сравнительной физиологии А . 168 (5): 571–579. DOI : 10.1007 / BF00215079 . PMID 1920158 . S2CID 24284623 .  
  23. ^ Tougaard, J .; Casseday, JH; Кови, Э. (1998). «Арктиидные бабочки и эхолокация летучих мышей: широкополосные щелчки мешают нервным реакциям на слуховые стимулы в ядрах латерального лемниска большой коричневой летучей мыши». Журнал сравнительной физиологии А . 182 (2): 203–215. DOI : 10.1007 / s003590050171 . PMID 9463919 . S2CID 20060249 .  
  24. ^ Szewczak, JM; Э. Арнетт (2007). «Результаты полевых испытаний потенциального акустического сдерживающего фактора для снижения смертности летучих мышей от ветряных турбин» (PDF) . Неопубликованный отчет .

Внешние ссылки [ править ]

  • www.sonarjamming.com - Веб-сайт, посвященный исследованиям мотыльков, которые блокируют сонар летучих мышей
  • Статья NPR News - «Мотыльки перехитрили летучих мышей, заглушив сонар»
  • BR News Review - "Коды варенья животных"