Как жуки-тигры используют мимику, чтобы перехитрить летучих мышей

Жуки-тигры имитируют ультразвуковые сигналы ядовитых бабочек, чтобы избежать нападения летучих мышей — стратегия выживания, эксклюзивная для их ночных видов.

Будучи основным хищником ночных насекомых, летучие мыши оказывают селективное давление, что приводит к развитию у их жертвы специализированных приспособлений. Одной из таких адаптаций является разработка своего рода системы раннего предупреждения: уши точно настроены на высокочастотные эхолокационные сигналы, которые летучие мыши используют для охоты. Исследователи выявили как минимум шесть отрядов насекомых, включая мотыльков, жуков, сверчков и кузнечиков, которые развили способность обнаруживать ультразвук.

Уникальные защитные механизмы тигровых жуков

Но жуки-тигры идут еще дальше. Когда они слышат рядом летучую мышь, они реагируют ультразвуковым сигналом. Последние тридцать летИ никто не знал причину.

«Для людей это странная идея: эти животные летают по ночам и пытаются поймать друг друга в полной темноте, используя звук как средство общения», — говорит Харлан Гофф, ведущий автор нового исследования, которое, наконец, разгадает загадку. Работая над докторской диссертацией во Флоридском музее естественной истории, он пришел к выводу, что тигровые жуки должны получать огромную пользу от звука, поскольку это также помогает летучим мышам определять свое местонахождение.

Тигровые жуки — единственная известная ученым группа жуков, которые производят ультразвук в ответ на хищничество летучих мышей. ценить 20% видов клещейОднако известно, что они обладают этой способностью и служат полезным ориентиром для понимания поведения других насекомых. «Это было действительно интересное исследование, потому что мы разбили историю слой за слоем», — сказал Гофф.

Многие ночные тигровые жуки издают пронзительный ультразвуковой предупреждающий сигнал, чтобы отпугнуть летучих мышей. Кредит: Харлан Гоф

Методика исследования и наблюдения

Исследователи начали подтверждать, что тигровые жуки производят ультразвук в ответ на нападение летучих мышей. Когда летучие мыши летают по ночному небу, они периодически посылают ультразвуковые импульсы, предоставляя им снимки своего окружения. Когда летучая мышь определяет потенциальную добычу, она начинает неоднократно клевать, что позволяет ей контролировать свои цели.

Это также создает четкую последовательность эхолокационной атаки летучих мышей, которую исследователи воспроизвели с тигровыми жуками, чтобы увидеть, как они отреагируют. Когда жук летит, его твердый панцирь открывается, обнажая два задних крыла, которые создают подъемную силу. Надкрылья, раньше закрывавшие крылья, выполняют защитную функцию и не помогают в полете. Обычно их подвешивают и убирают с дороги.

Исследователи провели два лета в пустынях южной Аризоны и собрали 20 различных тигровых жуков. Классифицировать Учиться. Из них семь отреагировали на атаку летучей мыши, слегка повернув надкрылья назад. Это привело к тому, что пульсирующие задние крылья столкнулись с задними краями надкрылий, как будто две пары крыльев хлопали в ладоши. Для человеческого уха это звучит как слабое жужжание, но летучая мышь уловит более высокие частоты и услышит голос жука громко и ясно.

Реакция насекомых на эхолокацию летучих мышей

«Эхолокационная реакция у летучих мышей — гораздо менее распространенная способность, чем просто способность слышать эхолокацию», — сказал Гофф. «Большинство мотыльков не издают эти звуки ртом, как мы думаем о летучих мышах, которые эхолокируют через рот и нос. Например, тигровый мотылек использует специальную структуру на боковой части тела, поэтому для создания этой структуры вам понадобится. ультразвуковые волны, а также уши, которые слышит летучая мышь».

Разумеется, тигровые жуки отреагировали на ультразвуковой звук нападения летучей мыши. но почему?

Некоторые клещи могут Сонарная летучая мышь Произведя несколько быстрых и близких щелчков. Исследователи быстро исключили такую ​​возможность для тигровых жуков, поскольку они производят ультразвуковые волны, которые слишком просты для такого подвига.

Вместо этого они подозревали, что тигровые жуки, которые производят бензальдегид и цианистый водород в качестве защитных химических веществ, используют ультразвук, чтобы предупреждать летучих мышей о том, что они вредны, как это делают многие мотыльки.

«Доказано, что эти защитные соединения эффективны против некоторых насекомых-хищников», — сказал Гофф. «Некоторые из тигровых жуков, когда вы держите их в руке, вы действительно можете почувствовать запах некоторых из тех соединений, которые они производят».

Проверка теории химической защиты

Они проверили свою теорию, накормив 94 тигровых жука. Большая коричневая летучая мышь, которые поедают широкий спектр насекомых, но отдают предпочтение жукам. К их удивлению, 90 жуков были съедены полностью, двое — лишь частично, и только двое были отвергнуты, что позволяет предположить, что защитные химические вещества жуков мало что могут отпугнуть больших коричневых летучих мышей.

По словам Акито Кавахары, директора музейного центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра, ученые впервые проверяли, действительно ли тигровые жуки вредны для летучих мышей.

«Даже если вы обнаружите химическое вещество, это не означает, что оно защищает от конкретного хищника», — сказал Кавахара. «На самом деле вы не узнаете, пока не поэкспериментируете с хищником».

Имитация как стратегия выживания

Оказывается, тигровые жуки не используют ультразвук, чтобы предупредить летучих мышей о своем повреждении. Но была еще одна последняя возможность. Некоторые бабочки производят ультразвуковые волны, защищающие от летучих мышей, хотя они и приятны на вкус. Ученые полагают, что эти мотыльки пытаются обмануть летучих мышей Имитация голоса Ультразвуковые сигналы действительно вредных видов моли.

Могут ли тигровые жуки сделать что-то подобное? Исследователи сравнили ультразвуковые записи тигрового жука, собранные ранее в ходе исследования, с записями тигровой бабочки, уже имеющимися в их базе данных. При анализе сигналов УЗИ они обнаружили явную помеху и ответ на свой вопрос.

Тигровые жуки, у которых нет химической защиты от летучих мышей, производят ультразвук, имитируя вредную для летучих мышей тигровую моль.

Но такое поведение ограничивается тигровыми жуками, летающими по ночам. Некоторые из 2000 видов тигровых жуков активны исключительно днем, используя свою способность видеть. Преследовать и преследовать Мелкие насекомые, не обладающие избирательным давлением, позволяющим охотиться на летучих мышей. Свидетельством тому являются 12 видов дневных тигровых жуков, которые исследователи включили в исследование.

«Если вы возьмете одного из тех жуков-тигров, которые уснули ночью, и поиграете с ним в эхолокацию, он вообще не отреагирует», — сказал Гофф. «Похоже, они очень быстро теряют способность бояться эхолокации».

Воздействие на окружающую среду и проблемы

Исследователи подозревают, что могут быть и другие неоткрытые примеры ультразвуковой мимикрии, учитывая, насколько мало они изучены. Звук ночного неба Мы.

«Я думаю, это происходит во всем мире», — сказал Кавахара. «Мы вместе с моим коллегой Джесси Барбером изучаем это уже много лет. Мы думаем, что дело не только в тигровых жуках и мотыльках. Кажется, это происходит со всеми различными видами ночных насекомых, и мы не знаем этого просто потому, что у нас нет таким способом не проверялся».

Эти деликатные экологические взаимодействия также могут вскоре быть нарушены. Для работы звукоподражания необходима тихая обстановка, но влияние человека, такое как шум и световое загрязнение, уже меняет внешний вид и звук ночного неба.

«Если мы хотим понять эти процессы, мы должны сделать это сейчас», — сказал Кавахара. «На наших дворах происходят удивительные процессы, которые мы не можем видеть. Но, делая наш мир громче и ярче и изменяя температуру, этот баланс можно нарушить.

Авторы опубликовали свое исследование в журнале Письма по биологии.

Ссылка: «Жуки-тигры производят ультразвуковые волны, которые действуют против летучих мышей и, вероятно, имитируют летучих мышей-мотыльков», Харлан М. Гофф и Джульетта Дж. Робин и Акито Ю. Кавахара и Джесси Р. Письма по биологии.
дои: 10.1098/rsbl.2023.0610

Джульет Рубин, бывшая аспирантка Университет Флориды и Джесси Барбер из Государственного университета Бойсе также были соавторами исследования.